Turinys Įžanga skyrius. Roboto konstravimas: techninė įranga... 5 Kas yra robotas ir iš ko jis sudarytas?... 5 LEGO MINDSTORMS EV3 roboto sanda

Transkriptas

1 Turinys Įžanga skyrius. Roboto konstravimas: techninė įranga... 5 Kas yra robotas ir iš ko jis sudarytas?... 5 LEGO MINDSTORMS EV3 roboto sandara... 7 Bazinio roboto modelio konstravimas ir bandymas... 9 Savikontrolės klausimai skyrius. Roboto programavimas: programinė įranga Robotų pritaikymas Programavimo sąvoka Kaip naudotis programa kompiuteryje? Kaip naudotis EV3 valdymo bloku? Programėlės išmaniesiems įrenginiams Savikontrolės klausimai Papildomos užduotys skyrius. Roboto judesių programavimas Kaip išspręsti sudėtingas problemas arba užduotis? Judėjimas tiesiai Posūkiai ir apsisukimai Aplinkos objektų perkėlimas Savikontrolės klausimai Papildomos užduotys skyrius. Sąlygų programavimas I Srauto diagramų pritaikymas programuojant Lietimo jutiklio pritaikymas Ultragarso jutiklio pritaikymas Valdymo bloko mygtukų ir garsų programavimas Savikontrolės klausimai Papildomos užduotys skyrius. Sąlygų programavimas II Kas yra paklaida ir kaip ją sumažinti? Giroskopo jutiklio pritaikymas

2 Spalvų / šviesos jutiklio pritaikymas Valdymo bloko ekrano ir mygtukų apšvietimo programavimas Savikontrolės klausimai Papildomos užduotys skyrius. Programos eigos valdymas Iteracinio projektavimo principai Ciklo programavimas Skirtingų elgsenos atvejų programavimas Savikontrolės klausimai Papildomos užduotys skyrius. Programavimo blokų sąveika Duomenų tipai ir žymėjimas EV3 programinėje įrangoje Duomenų linijų taikymas programuojant Savikontrolės klausimai Papildomos užduotys skyrius. Baigiamasis žaidimas-iššūkis Grįžimas į kosminę stotį užduotis. Sekite juodą liniją užduotis. Prisiparkuokite šonu Bendravimas su visuomene ir žiniasklaida užduotis. Pasisveikinkite su gerbėjais užduotis. Atlikite pergalės šokį Savikontrolės klausimų atsakymai Papildomų užduočių sprendimai skyrius skyrius skyrius skyrius skyrius skyrius

3 Įžanga Mieli moksleiviai, Sveikiname atsivertus šią mokomąją medžiagą tai reiškia, kad Jūs pasiryžote įžengti į robotikos pasaulį. Visai netrukus sukonstruosite LEGO MINDSTORMS EV3 robotą ir išmoksite jį programuoti. Robotas sugebės judėti, kalbėti, matyti jį supančius daiktus ir dar daugelį kitų dalykų. Tam, kad mokytis būtų smagiau, siūlome dalyvauti kosmoso tyrinėjimo projekte, kuris prasidėjo taip: Mokslininkams labai pasisekė visai neseniai, naudodami naujovišką teleskopą, jie atrado nežinomą planetą. Netikėčiausia yra tai, kad ji įsikūrusi visai netoli Žemės, bet iki šiol sugebėjo išlikti nematoma dėl ypatinga medžiaga padengto paviršiaus. Nenuostabu, kad vienbalsiai nutarta jai suteikti pavadinimą Slapukė Kilo didžiausias sujudimas, nes atrodo, kad šioje planetoje susidaranti ypatinga medžiaga gali būti nepaprastai efektyvus kuras. Toks, kurio vos vieno lašelio užtektų lėktuvui apskristi Žemės rutulį. Nors planeta visai netoli mūsų, iškart ten siųsti astronautus gali būti per daug pavojinga. Pirmiausia reikia gauti įvairių medžiagų mėginius ir kruopščiai ištirti. Tarptautinė tyrėjų komanda nedelsdama pradėjo projektą, kurio tikslas sukurti specialų robotą, galintį atlikti misiją Slapukė Darbą sudarys kelios dalys: roboto konstravimas, programavimas ir bandymas. Tik itin tiksliai veikiantis robotas gali būti siunčiamas į nepažintą planetą. Galbūt nuo šio projekto priklauso Žemės gyventojų ateitis? Kad galėtumėte prisidėti prie mokslininkų kolektyvo, Jums prireiks šiek tiek padirbėti ir įgyti LEGO MINDSTORMS EV3 robotikos inžinieriaus kvalifikaciją. Todėl kituose skyriuose rasite būtinos teorinės informacijos ir išmoksite valdyti robotą, kurdami programas specialia programine įranga. Įdėmiai išstudijuokite visą medžiagą, sekdami instrukcijomis atlikite praktines užduotis ir atsakykite į savikontrolės klausimus. Paskutinės pamokos metu Jūsų laukia iššūkis, kuriam įveikti prireiks visų įgytų žinių ir įgūdžių. Taigi nieko nelaukdami pradėkime ir verskime pirmąjį skyrių! 4

4 1 skyrius. Roboto konstravimas: techninė įranga Projekto eiga: pagal specialų užsakymą buvo pagamintos roboto sudedamosios dalys. Kad galėtumėte sėkmingai atlikti užduotis kosmose, turite labai gerai išmanyti roboto sandarą ir galimybes. Nuodugniai išstudijavę kiekvieną detalę turėsite sukonstruoti bazinį roboto modelį, su kuriuo netrukus atliksite pirmuosius bandymus. Tikslas: išsiaiškinti, kas yra robotas, kokios pagrindinės dalys jį sudaro, bei sukonstruoti ir išbandyti bazinį roboto modelį naudojantis instrukcijomis. Reikalingos priemonės: robotikos rinkinys LEGO MINDSTORMS Education EV3 Core Set, akumuliatoriaus kroviklis. Kas yra robotas ir iš ko jis sudarytas? Roboto pavadinimas yra kilęs iš čekų kalbos žodžio robota, kuris tiek čekų, tiek kitose slavų kalbose reiškia darbą. Šį terminą 1920 metais pirmą kartą pavartojo čekų rašytojas Karelas Čapekas (Karel Čapek) savo pjesėje Rosumo universalūs robotai (sakoma, kad toks pavadinimas į galvą atėjo jo broliui Josefui). Šiame kūrinyje rašoma apie fabriką, gaminantį dirbtinius žmones, kurie ilgainiui pradeda naikinti pačią žmoniją. 1 Jeigu ieškotume vieno ir paties tiksliausio roboto apibrėžimo, mums sunkiai sektųsi. Jų egzistuoja daug ir pakankamai skirtingų. Apibendrindami robotu galime vadinti kompiuterio valdomą programuojamą mechaninį įrenginį, galintį automatiškai atlikti pakankamai sudėtingas užduotis. Robotas turėtų pasižymėti šiomis keturiomis pagrindinėmis savybėmis: 1. Būti dirbtinis (sukurtas ir pagamintas). 2. Būti kontroliuojamas kompiuterio (kai kurie jų gali būti visai mažyčiai ir nepanašūs į mums įprastus). 3. Gebėti priimti informaciją iš aplinkos ir į ją reaguoti. 4. Gebėti atlikti tam tikrus veiksmus ir (arba) judesius. 1 Encyclopædia Britannica: 5

5 Vis dėlto net šie požymiai neleidžia mums būti visiškai tikriems, ką galime vadinti robotu, o ko ne. Pagalvokite apie įvairius kasdienybėje naudojamus prietaisus (pavyzdžiui, skalbimo mašiną, daugiabučio liftą, pakeliamąjį automobilių stovėjimo aikštelės užtvarą) ir aptarkite, ar jie atitinka minėtus požymius. Technologijoms nuolatos tobulėjant vis aktualesnis tampa roboto ir žmogaus santykis. Ar gali būti, kad kūrinys taps protingesnis už savo kūrėją? Kad taps savarankiškas? Kad žmonija praras kontrolę ir nebesugebės valdyti to, ką pati sukūrė? Tai klausimai, į kuriuos atsakymo niekas neturi. Tačiau dar 1942 metais amerikiečių mokslinės fantastikos autorius Aizekas Azimovas (Isaac Asimov) sukūrė robotų etikos kodeksą vadinamąsias Robotikos taisykles: 2 1. Robotas negali pakenkti žmogui arba leisti, kad dėl roboto neveiklumo žmogui būtų padaryta žala. 2. Robotas turi paklusti žmogaus nurodymams, išskyrus atvejus, kai tai prieštarauja pirmajai taisyklei. 3. Robotas turi rūpintis savimi saugoti savo egzistenciją išskyrus tuos atvejus, kurie prieštarauja pirmajai ir antrajai taisyklėms. Bet kurį robotą sudaro trys pagrindinės dalys: informacinė sistema (jutikliai), valdymo sistema (kompiuteris su procesoriumi) ir vykdymo sistema (ekranas, mikrofonas, šviesos, varikliai). Jutikliai iš aplinkos surenka tam tikrą informaciją, ją perduoda apdoroti kompiuteriui, kuris, vadovaudamasis numatytu algoritmu, nurodo mechaninėms dalims atlikti atitinkamus veiksmus (žr. schemą žemiau). Informacinė sistema Valdymo sistema Vykdymo sistema Mūsų robotas, nuskridęs į Slapukę 2016, veiks tokiu pat principu: naudodamasis jutikliais rinks informaciją, ją perduos valdančiam kompiuteriui, kuris, vadovaudamasis mūsų parašytomis programomis, atliks konkrečius veiksmus: judės planetos paviršiumi aplenkdamas kliūtis, tirs aplinką bei rinks ypatingosios medžiagos mėginius. 2 Encyclopædia Britannica: 6

6 LEGO MINDSTORMS EV3 roboto sandara Pats laikas išsamiau susipažinti su visa technine įranga, kuria naudositės projekto metu. Pažvelkite į žemiau pateiktą nuotrauką: smulkios konstravimo detalės (sijos, ašys, kištukai, krumpliaračiai ir kt.) čia jau išrūšiuotos specialioje dėžėje, o šalia išdėstytos stambesnės (varikliai, jutikliai, valdymo blokas, laidai ir kt.). Papasakosime apie kiekvieną iš jų atskirai, kad žinotumėte, kam ji skirta, kokiu principu veikia ir kur bus naudojama. Varikliai Konstravimo detalės Jutikliai Valdymo blokas Jungiamieji laidai Įkraunamas akumuliatorius Akumuliatoriaus kroviklis Valdymo blokas (EV3 Brick) pati svarbiausia roboto dalis, jo smegenys. Tai nedidelis kompiuteris, kuriame įtaisytas programuojamas procesorius, apdorojantis informaciją, atliekantis įvairius skaičiavimus ir komandomis valdantis kitas roboto dalis. Valdymo blokui būtina energija, kurią jis gali gauti iš 6 AA tipo baterijų arba įkraunamo akumuliatoriaus. Jei tik yra galimybė, visuomet naudokite akumuliatorių tai žymiai pigesnis ir labiau tausojantis aplinką būdas. Tik nepamirškite jo įkrauti, jei nenorite, kad pačiame misijos įkarštyje robotas nustotų veikti. Akumuliatoriuje yra įtaisyta būklės indikatoriaus lempelė, kuri šviečia raudonai arba žaliai ir informuoja, kada krovimas baigtas. 7

7 Valdymo bloko šonuose yra garsiakalbis, vieta papildomai atminties kortelei bei įvairių tipų jungtys (ports) (žr. nuotrauką žemiau). Raidėmis PC pažymėta jungtis skirta valdymo blokui prijungti prie asmeninio kompiuterio, kad galėtume nukrauti parašytas programas. Skaičiais 1, 2, 3 ir 4 žymimos vadinamosios įvesties jungtys, nes čia jungsime jutiklius, kuriais robotas gaus informaciją iš aplinkos. Raidėmis A, B, C ir D žymimos išvesties jungtys jos skirtos prijungti varikliams, kurie leis robotui atlikti judesius. Variklių jungtys Jutiklių jungtys Kompiuterio jungtis Kad būtų paprasčiau, patariame laikytis numatytos tvarkos ir jungtis naudoti taip, kaip priskirta: A vidutinis variklis; B didysis variklis (kai naudojami abu); C didysis variklis (kai naudojami abu); D didysis variklis (kai naudojamas vienas); 1 lietimo jutiklis; 2 giroskopo jutiklis; 3 spalvų / šviesos jutiklis; 4 ultragarso jutiklis. LEGO MINDSTORMS robotas turi tris variklius: du didžiuosius (Large Motor) ir vieną mažesnį, vadinamą vidutiniu (Medium Motor). Visuose varikliuose yra įtaisyti vidiniai sukimosi jutikliai, kurie matuoja apsisukimus ir leidžia mums tiksliai valdyti roboto judesius. Didieji varikliai galingesni, todėl juos naudosime roboto ratams sukti, o vidutinis puikiai tiks valdyti rėmui, kurį vėliau pritaisysime roboto priekyje, kad jis galėtų pajudinti įvairius objektus. Svetimoje planetoje orientuotis mūsų robotui padės net keturi skirtingi jutikliai (žr. nuotrauką kitame puslapyje): 1. Lietimo jutiklis. 2. Ultragarso jutiklis. 3. Giroskopo jutiklis. 4. Spalvų / šviesos jutiklis. 8

8 Lietimo jutiklis Ultragarso jutiklis Giroskopo jutiklis Spalvų / šviesos jutiklis Lietimo jutiklio veikimas paremtas labai paprastu principu: jo gale yra įtaisytas raudonas įspaudžiamas mygtukas, galintis skirti tris būsenas: įspausta, atleista bei įspausta ir iškart atleista (t. y. atsitrenkta). Šis jutiklis leidžia robotui aptikti kliūtį į ją atsitrenkus, gali būti naudojamas robotų kovų metu arba kaip mygtukas, kurį paspaudus atliekama numatyta komanda. Ultragarso jutiklis siunčia aukšto dažnio garso bangas (mūsų ausiai negirdimas) ir matuoja, per kiek laiko jos sugrįžta atsispindėjusios nuo aplinkos objektų. Tai ypač svarbu norint, kad robotas galėtų saugiai judėti aplenkdamas kliūtis arba tiksliai privažiuoti prie tam tikrų objektų. Giroskopo jutiklis yra skirtas roboto padėčiai įvertinti. Jis leidžia nustatyti, kiek robotas pasisuka į kairę ar dešinę arba kiek pasvyra pirmyn ar atgal. Atkreipkite dėmesį, kad giroskopą turėsime pritaisyti skirtingai, priklausomai nuo to, ar norėsime matuoti posūkius, ar pasvirimo kampą. Be to, labai svarbu jį laikyti itin ramiai jungiant prie EV3 valdymo bloko, kitaip atsiras matavimo paklaida. Giroskopas labai praverčia norint kontroliuoti roboto judėjimą erdvėje atlikti tikslius posūkius, įvertinti pagrindo nuolydį. Spalvų / šviesos jutiklis turi tris skirtingus režimus. Matuodamas aplinkos šviesos intensyvumą robotas gali skirti dieną nuo nakties arba reaguoti, kai patalpoje įjungiama ar išjungiama šviesa. Atspindėtos šviesos intensyvumo režimas leidžia neišklysti iš tam tikromis ribomis pažymėto kelio ar teritorijos. Veikdamas spalvų režimu robotas sugeba skirti net 7 spalvas. Atkreipkite dėmesį, kad antru ir trečiu atvejais objektas turėtų būti kuo arčiau jutiklio, tačiau jo neliesti. Bazinio roboto modelio konstravimas ir bandymas Atsiverskite robotikos rinkinyje esančią knygelę ir sekdami p pateiktomis instrukcijomis sukonstruokite bazinį roboto modelį (žr. nuotrauką kitame puslapyje). Kad įsitikintumėte, jog viską atlikote taisyklingai, turite jį išbandyti. Įjunkite EV3 valdymo bloką paspausdami Centrinį mygtuką. Reikės šiek tiek luktelėti, kol aplink mygtukus esanti raudona šviesa taps žalia (tai trunka iki 30 sekundžių). Bandomąją programą (Demo) rasite antrame skirtuke (žr. instrukcijų knygelės p. 39). Sveikiname jūsų robotas įvykdė pirmąją programą ir yra pasiruošęs laukiantiems iššūkiams! 9

9 Baigę darbą nepamirškite roboto išjungti. Tai padarysite atlikę šiuos veiksmus: 1. Mygtuku Atgal grįžkite į pirmąjį skirtuką. 2. Dar kartą paspauskite mygtuką Atgal. 3. Mygtuku Į dešinę pasirinkite varnelę. 4. Patvirtinkite pasirinkimą Centriniu mygtuku. Į kairę Atgal Aukštyn Centrinis mygtukas Į dešinę Žemyn Savikontrolės klausimai 1. Kuris energijos šaltinis netinka EV3 valdymo blokui? a. 6 AAA tipo baterijos. b. 6 AA tipo baterijos. c. Įkraunamas akumuliatorius. 2. Varikliams skirtos jungtys žymimos: a. USB ir SD. b. A, B, C, D. c. I, II, III, IV. d. 1, 2, 3, 4. 10

10 3. Jutikliams skirtos jungtys žymimos: a. USB ir SD. b. A, B, C, D. c. I, II, III, IV. d. 1, 2, 3, Kuris iš teiginių klaidingas? a. Jutikliai leidžia robotui reaguoti į aplinką. b. EV3 valdymo blokas tai roboto smegenys, kuriose atliekami visi skaičiavimai. c. Norėdami sužinoti, koks yra paviršiaus, kuriuo juda robotas, nuolydis, turėsime panaudoti giroskopo jutiklį. d. Ultragarso jutiklis gali skirti net 7 spalvas. 5. Kaip įjungsite EV3 valdymo bloką? a. Paspausite mygtuką Atgal ir laikysite paspaudę 5 sekundes. b. Vienu metu paspausite mygtukus Aukštyn ir Žemyn. c. Paspausite Centrinį mygtuką. d. Paspausite mygtuką Atgal. 6. Kaip išjungsite EV3 valdymo bloką? a. Paspausite mygtuką Atgal ir laikysite paspaudę 5 sekundes. b. Paspausite mygtuką Atgal, pasirodžius lentelei joje pažymėsite varnelę ir pasirinkimą patvirtinsite Centriniu mygtuku. c. Paspausite Centrinį mygtuką ir lauksite, kol mygtukų apšvietimas taps raudonas. d. Išimsite baterijas arba įkraunamą akumuliatorių. 11

11 2 skyrius. Roboto programavimas: programinė įranga Projekto eiga: techninė įranga parengta, tačiau prieš siųsdami robotą į kosmosą turime jį suprogramuoti, kad vėliau automatiškai atliktų reikalingus veiksmus ir galėtų įvykdyti misiją. Robotikos inžinierių komanda liks Žemėje ir robotui niekuo negalės padėti, todėl kiekvienas netikslumas gali būti lemtingas. Tikslas: suprasti programavimo sąvoką ir išmokti naudotis specialia programine įranga, skirta LEGO MINDSTORMS robotams programuoti. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga, bazinis roboto modelis. Robotų pritaikymas Robotai yra naudojami pačiose įvairiausiose srityse ir pačiais įvairiausiais tikslais. Visgi paprastai jie atlieka darbus, kurie patenka bent į vieną iš šių 3P kategorijų (arba net į kelias iš karto): Pasikartojantis Purvinas Pavojingas Pramonėje robotai atlieka įvairias pasikartojančias užduotis ir tai daro labai greitai bei preciziškai žmogus su jais tikrai nepasivaržytų. Medicinoje naudojami robotai turi būti ypač tikslūs ir patikimi, nes yra pasitelkiami atliekant labai sudėtingas operacijas. Tiriamieji bei kariniai robotai dažniausiai leidžia žmogui išvengti pavojingų situacijų: jie gali dirbti stichinių nelaimių zonose, po vandeniu, būti pasiųsti į priešo teritoriją. Vis dažniau robotai padeda ir buityje mūsų jau nebestebina namuose važinėjantys ir dulkes siurbiantys pagalbininkai. Visgi didžiausią susižavėjimą kelia į žmones panašūs robotai humanoidai, taip pat naminius gyvūnus imituojantys robotai. Jų pritaikymo galimybės labai plačios ir ateityje tikriausiai mus nustebins, tačiau kol kas jie daugiausia naudojami pramogai. LEGO MINDSTORMS Education EV3 robotai, kuriais naudojatės, teikia dvejopą naudą: yra smagi pramoga bei puiki priemonė, padedanti mokytis inžinerijos bei programavimo pagrindų. Ir tiesa, vos nepamiršome juk mūsų robotas atliks tiriamąją misiją Slapukėje 2016, kur žmogui keliauti pernelyg pavojinga! 12

12 Programavimo sąvoka Kasdienybėje nuolatos susiduriame su viena ar kita forma pateiktomis taisyklėmis ir nurodymais. Tai gali būti baldų surinkimo instrukcijos, patiekalo receptas ar paprasčiausias draugo paaiškinimas, kaip atvykti į svečius. Jeigu nurodymai yra tikslingi, nedviprasmiški ir pateikia konkrečią veiksmų seką, juos galime vadinti algoritmais. Kompiuteriui tokie nurodymai yra perduodami programuojant, t. y. užrašant algoritmą kuria nors iš programavimo kalbų. Šis programą paverčia jam suprantamu mašininiu kodu ir leidžia atlikti numatytus veiksmus. Mūsų roboto smegenys, EV3 valdymo blokas, taip pat yra kompiuteris. Vadinasi, kurdami programas atliksime tuos pačius žingsnius kaip ir visi programuotojai: 1. Apibrėšime, ką robotas turi atlikti. 2. Išsiaiškinsime, kaip geriausiai tai padaryti. 3. Kursime programą. 4. Išbandysime, ar programa veikia taip, kaip norime (jeigu ne, procesą kartosime). Tiesa, mums bus šiek tiek paprasčiau: kad programuoti galėtų kiekvienas, kompanija LEGO sukūrė vaizdžią programinę įrangą, kurioje komandas dėliosime iš jau paruoštų programavimo blokų. Bet nepamirškite, kad programavimo principai galioja ir čia, todėl susipažinkite su Jaunojo robotikos inžinieriaus atmintine: 1. Programuotojui būtinas tikslumas. Robotas, kaip ir bet kuris kompiuteris, viską supranta pažodžiui, todėl turime būti ypač tikslūs, kad gautume norimą rezultatą. 2. Jutiklių, programų ir veiksmų ryšys. Iš jutiklių yra gaunama informacija, kuria remiasi programa priimdama sprendimus dėl roboto veiksmų. 3. Suprasti sistemas. Kad suprastume, kaip veikia robotas, ir galėtume numatyti skirtingus veiklos scenarijus, turime mąstyti sistemiškai. 4. Užduočių skaidymas. Sudėtingą užduotį visuomet verta išskaidyti į smulkesnes ir lengviau išsprendžiamas. 5. Universalūs įgūdžiai. Loginis mąstymas, sisteminiai modeliai ir užduočių skaidymas pagrindas sprendžiant ne tik robotikos, bet ir daugelio kitų sričių problemas. 13

13 Kaip naudotis programa kompiuteryje? Robotui programuoti yra skirta speciali LEGO MINDSTORMS Education EV3 programinė įranga, kurios lengvai atpažįstamą piktogramą greičiausiai rasite kompiuterio darbalaukyje (žr. nuotrauką dešinėje). Ją dukart spustelėję pateksite į pradinį langą (Lobby) (žr. nuotrauką žemiau). Kairėje pusėje esančiame meniu galėsite pasiekti įvairių robotų modelių kūrimo instrukcijas, programos vartotojo gidą, mokomuosius vaizdo įrašus, pavyzdines programas (anglų kalba). Sudėtingesni robotų modeliai Paprastesni robotų modeliai Kurti arba atidaryti sukurtą programavimo projektą Papildomos robotikos idėjos Mokomieji vaizdo įrašai ir programos vartotojo gidas Mokomieji vaizdo įrašai ir programų pavyzdžiai Veikla, skirta konkrečiam ir unikaliam tikslui pasiekti, turinti savo pradžią, pabaigą bei baigtinius išteklius, yra vadinama projektu. Štai jūsų vykdomo projekto tikslas parengti (sukonstruoti ir suprogramuoti) robotą kelionei į Slapukės 2016 planetą, iš kur reikia pargabenti ypatingosios medžiagos mėginius. Projekto trukmę lemia robotikos pamokoms skirtas laikas, o išteklius jų metu naudojamos priemonės ir įranga. Tiesa, patys svarbiausi yra žmogiškieji ištekliai jūsų, jaunųjų inžinierių, komanda, turinti įvykdyti šią misiją. Įgyvendinant projektą prireiks sukurti daug skirtingų programų, bet visos jos bus susijusios, todėl pradėkime sukurdami naują projekto aplanką, kurį pavadinsime Misija Slapukė Greičiausias būdas tai padaryti paspausti pliuso ženklu pažymėtą mygtuką (žr. nuotrauką žemiau). Sukurti naują projektą 14

14 Veržliarakčiu pažymėtas mygtukas leis patekti į projekto nustatymų sritį: dabar čia įrašykite projekto pavadinimą (Project Title), o vėliau galėsite įkelti susijusių nuotraukų, vaizdo įrašų, matysite visas projekto metu sukurtas programas (žr. nuotrauką žemiau), galėsite jas kopijuoti ar ištrinti. Projektą išsaugokite programos meniu paspausdami File Save Project arba trumpąją klavišų kombinaciją Ctrl+S. Visi robotikos projektai turės plėtinius.ev3 ir juos atidaryti galėsite tik su LEGO MINDSTORMS Education EV3 programine įranga. Projekto pavadinimas Projektą sudarančios programos Projekte automatiškai sukuriama pirmoji programa su plėtiniu.ev3p. Pervadinti ją galime dukart spustelėdami dabartinį pavadinimą ir įrašydami savo pasirinktą ( 1 programa ). Norėdami tvarkingai ir patogiai saugoti visą reikalingą informaciją, projekto viduje kursime atskiras programas. Lengviausia tai padaryti naudojant pliuso ženklu pažymėtą mygtuką ir pasirenkant New Program (žr. nuotrauką žemiau). Nesupainiokite: aukščiau esančioje juostoje matysime projektą, o po ja projektą sudarančias programas. Projektas Projektą sudarančios programos 15

15 Dabar susipažinkime su aplinka, kurioje praleisite daugiausia laiko kurdami programas robotui (žr. nuotrauką žemiau). Didžiąją ekrano dalį užima programavimo laukas (Programming Canvas) čia robotui skirtą programą dėliosime iš atskirų grafinių blokų. Visi programavimo blokai yra suskirstyti į šešias kategorijas (Programming Palettes), kurias rasime lango apačioje, pasirinkdami skirtingų spalvų skirtukus. Dešiniau vadinamoji techninės įrangos sritis (Hardware Page), skirta ryšiui su EV3 valdymo bloku valdyti ir parašytoms programoms perkelti. Įrankių juosta Programavimo laukas Programavimo blokai Techninės įrangos sritis Virš programavimo lauko esančioje įrankių juostoje (Toolbar) rasite dažnai naudojamas funkcijas (žr. nuotrauką žemiau). Labai svarbu, kad nepamirštumėte periodiškai išsaugoti atliktų pakeitimų! Išskleisti programų sąrašą Įterpti komentarą Išsaugoti pakeitimus Priartinti arba atitolinti programavimo lauko vaizdą Pasirinkti žymeklio tipą (rodyklė pagrindinis, ranka skirtas programavimo laukui judinti) Atšaukti naujausią veiksmą arba sugrąžinti atšauktą 16

16 Kaip naudotis EV3 valdymo bloku? Įjungti ir išjungti EV3 valdymo bloką jau išmokote praeitame skyriuje, paleisdami bandomąją programą. Belieka trumpai apžvelgti, kaip juo naudotis. Viršutiniame dešiniajame kampe matysite baterijų / akumuliatoriaus įkrovimo būklę, čia taip pat atsiras USB užrašas, kai valdymo bloką prijungsite prie kompiuterio (žr. nuotrauką žemiau). 2. Dokumentai (File Navigation) 1. Naujausios programos (Run Recent) 3. Programėlės (Brick Apps) 4. Nustatymai (Settings) Ekrane yra keturi skirtukai, tačiau dažniausiai jums prireiks dviejų pirmųjų. Į patį pirmąjį pateksite vos įjungę valdymo bloką ir čia matysite naujausias vykdytas programas. Kol tokių nėra, skirtukas bus tuščias. Antrajame skirtuke saugomos visos perkeltos programos ir susiję dokumentai (pavyzdžiui, garso ar vaizdo įrašai). Čia galėsite rasti ir paleisti nukrautas programas. Programėlių skirtukas leidžia valdyti prijungtus jutiklius bei variklius, tiesiogiai programuoti valdymo bloką ir kt. Paskutiniame skirtuke galėsime pakeisti bendruosius nustatymus, tokius kaip garso lygis, automatinio išsijungimo laikas ir pan. Reikiamą skirtuką pasirinksite mygtukais Į kairę ir Į dešinę, o jų viduje judėti leis mygtukai Aukštyn ir Žemyn. Pasirinkimui patvirtinti naudojamas Centrinis mygtukas tas pats, kuriuo valdymo blokas įjungiamas. Mygtukas Atgal leidžia grįžti į pirmąjį skirtuką, sustabdyti paleistą programą, atšaukti veiksmą. Programėlės išmaniesiems įrenginiams Kompanija LEGO yra sukūrusi specialių programėlių, skirtų išmaniesiems įrenginiams (telefonams, planšetėms) tiek su Android, tiek su ios operacine sistema. Jas galite rasti adresu arba tiesiogiai Google Play bei App Store (parsisiųsite nemokamai). Naudotis šiomis programėlėmis nebūtina, tačiau mes neabejojame, kad laisvu laiku norėsite jas išbandyti su savo turimais įrenginiais. 1. LEGO MINDSTORMS Robot Commander Ši programėlė leidžia sujungti išmanųjį įrenginį su EV3 valdymo bloku ir valdyti robotą nenaudojant kompiuterio ir neprogramuojant jūsų įrenginys tiesiog paverčiamas daugiafunkciu valdymo pultu. Turime atkreipti dėmesį, kad programėlė sukurta 17

17 namų robotikos serijai, o mes projekte naudojame mokymuisi skirtos serijos (Education) rinkinius. Tačiau ji vis tiek veikia išbandykite! 2. LEGO MINDSTORMS Education EV3 Programming Specialiai LEGO MINDSTORMS Education EV3 serijai skirta programėlė, leidžianti programuoti robotą naudojantis išimtinai ipad planšete. Tai šiek tiek supaprastintas variantas tos programinės įrangos, kuria naudojamės kompiuteryje. 3. LEGO MINDSTORMS Fix the Factory Išmaniesiems telefonams ir planšetėms skirtame žaidime turėsite padėti robotui humanoidui EV3RSTORM atlikti užduotis NOGO gamykloje. Jums prireiks loginio bei erdvinio mąstymo ir roboto valdymo įgūdžių. 18

18 Savikontrolės klausimai 1. Kokia yra roboto programų paskirtis? a. Užtikrinti energijos tiekimą visoms roboto dalims. b. Atlikti fizinius veiksmus, tokius kaip sukti ratus. c. Apdoroti informaciją ir priimti sprendimus. d. Rinkti informaciją apie aplinkos sąlygas bei padėtį erdvėje. 2. Kurio iš išvardytų dalykų nerasite LEGO MINDSTORMS Education EV3 programinėje įrangoje? a. Roboto modelių kūrimo instrukcijų. b. Trumpų mokomųjų filmukų. c. Vartotojo gido anglų kalba. d. Vartotojo gido lietuvių kalba. 3. Kuris iš teiginių yra klaidingas? a. Programą gali sudaryti vienas ar keli atskiri projektai. b. Projektą gali sudaryti viena ar kelios atskiros programos. c. Tiek projektams, tiek programoms galime suteikti norimus pavadinimus. d. Sukūrus naują projektą automatiškai sukuriama pirmoji programa. 4. Kuri iš programinės įrangos vartotojo sąsajos dalių yra skirta ryšiui su robotu valdyti? a. Programavimo blokų sritis. b. Programavimo laukas. c. Techninės įrangos sritis. d. Įrankių juosta. 5. Kaip kurdami programą įterpsite tekstinį komentarą? a. Spustelėdami programavimo lauką dešiniu pelės mygtuku ir pasirinkdami Comment. b. Tiesiog pradėdami rašyti norimą tekstą. c. Įrankių juostoje paspausdami mygtuką Comment. d. Tinka visi išvardyti variantai. 6. Ko negalite atlikti EV3 valdymo bloke? a. Sukurti robotui naujos programos. b. Ištrinti jau sukurtų programų. c. Pakeisti valdymo bloko garso lygio. d. Peržiūrėti roboto modelių konstravimo instrukcijų. 19

19 Papildomos užduotys 1. Sukurkite naują projektą, pavadindami jį savo vardu, o jo viduje tris atskiras programas. Pridėkite projektui pasirinktą nuotrauką ir trumpą jo aprašymą. Pirmąsias dvi programas ištrinkite. 2. Prijunkite prie kompiuterio EV3 valdymo bloką ir patikrinkite, prie kokių jungčių prijungti didieji varikliai. Peržiūrėkite, kiek atminties yra užimta ir kiek dar laisvos. 3. Nustatykite, kad robotas automatiškai išsijungtų nenaudojamas 5 minutes, ir parinkite 30 % garso lygį. 20

20 3 skyrius. Roboto judesių programavimas Projekto eiga: inžinierių komanda jau susipažino tiek su technine, tiek su programine įranga, kuria naudosis projekto metu. Metas pereiti prie konkrečių užduočių ir pirmiausia išmokti valdyti roboto judėjimą erdvėje. Slapukės 2016 paviršius dar visai neištyrinėtas, todėl labai svarbu, kad roboto judesiai būtų tikslūs. Be to, buvo nuspręsta roboto priekyje pritvirtinti specialų rėmą, kuriuo naudodamasis jis galėtų patraukti kelyje pasitaikančias kliūtis. Tikslas: suprasti loginio mąstymo ir užduočių skaidymo svarbą ir išmokti programuoti roboto judesius: važiavimą tiesia linija pirmyn bei atgal, posūkius, apsisukimus vietoje bei rėmo nuleidimą ir pakėlimą. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga, roboto modelis, papildytas priekyje įtaisytu rėmu, speciali dėžutė iš LEGO detalių, FIRST LEGO League užduočių laukas (arba kitas lygus paviršius, ant kurio galima daryti žymas), žymekliai, liniuotė arba matavimo juosta, chronometras (puikiausiai tiks esantis mobiliajame telefone). Kaip išspręsti sudėtingas problemas arba užduotis? Robotika be galo įdomus, tačiau sudėtingas mokslas. Čia reikalingos matematikos, informatikos, fizikos, elektronikos ir kitos žinios. Be to, robotikos inžinieriui būtinas gerai išlavintas loginis bei sisteminis mąstymas, padedantis spręsti sudėtingas problemas (užduotis). Kad misija Slapukė 2016 pavyktų, komandos nariai privalo turėti esminius problemų sprendimo įgūdžius ir sugebėti: Tiksliai apibrėžti problemą, vartoti nedviprasmiškus terminus Sprendimus priimti remdamiesi konkrečiais duomenimis Problemą suskaidyti į smulkesnes ir lengviau išsprendžiamas Pradėdami nuo smulkesnių užduočių rasti galutinį sprendimą Galutinio projekto tikslo siekiame pasitelkdami robotus ir pasidalydami užduotis: inžinieriai turi sukurti problemos sprendimo planą, perduoti jį robotui, o šis įvykdyti. Taigi kiekvienas daro tai, ką sugeba geriausiai: žmogaus mąstymas leidžia išspręsti net sudėtingiausias užduotis, o robotas pavojingomis sąlygomis preciziškai įvykdo numatytas komandas (žr. nuotrauką žemiau). 21

21 Gaila, bet žmonės ir robotai negali susikalbėti ta pačia kalba, todėl konkrečioms instrukcijoms perduoti yra reikalinga programavimo kalba (žr. nuotrauką žemiau). Tiesa, galbūt jau esate girdėję apie balsu valdomus robotus? Vis dėlto net ir tokiu atveju yra naudojama speciali įranga, o natūralaus bendravimo įspūdis tik iliuzija. Galiausiai norime atkreipti dėmesį, kad struktūrizuoto problemų sprendimo įgūdžiai praverčia ne tik robotikoje, bet ir daugelyje kitų sričių bei paprasčiausiose gyvenimo situacijose. Prisiminkite tai susidūrę su užduotimi, kuri iš pradžių atrodys sunkiai įveikiama! Judėjimas tiesiai Praėjusiame skyriuje jau susipažinote su LEGO MINDSTORMS Education EV3 programine įranga, todėl nieko nelaukdami pradėkime programuoti. Pirmoji mūsų užduotis išmokti valdyti roboto judėjimą tiesia linija (tiek pirmyn, tiek atgal). Atvėrę projektą ir programą, programavimo lauke jau rasite įterptą pirmąjį programavimo bloką Start juo pradedama bet kuri programa. Tuomet žalios spalvos skirtuke Action suraskite programavimo bloką Move Steering ir prijunkite jį prie Start bloko (nutempdami pele arba spustelėdami kairiuoju pelės mygtuku jį, o paskui programavimo lauką reikiamoje vietoje). Dauguma programavimo blokų gali veikti skirtingais režimais, todėl pirmiausia turime pasirinkti vieną iš jų. Priklausomai nuo režimo galėsime nurodyti skirtingus parametrus (pasirinkdami iš sąrašo, naudodami slankmatį arba įvesdami konkrečią reikšmę klaviatūra). Jau esame minėję, kad EV3 valdymo bloko jungtys yra numatytos atitinkamiems varikliams ir jutikliams. Šios tvarkos patogu laikytis todėl, kad programavimo blokuose jungčių nebereikės nurodyti rankiniu būdu (žr. nuotrauką kitame puslapyje). Mūsų atveju B jungtis skirta didžiajam varikliui, valdančiam kairį roboto ratą, C dešinį. 22

22 Naudojamos EV3 valdymo bloko jungtys Programavimo bloko režimas Programavimo bloko parametrai Išbandykime, kaip ši programa veikia: prijunkime robotą prie kompiuterio, įjunkime EV3 valdymo bloką, o kompiuteryje, Techninės įrangos srityje, paspauskime mygtuką Download and Run (arba dukart spustelėkime pele bloką Start programavimo lauke) (žr. nuotrauką žemiau). Apie perkeltą programą robotas praneš garso signalu ir iškart įvykdys komandą. Vėliau, kai robotą siųsime atlikti misijos, sukurtas programas perkelsime, bet iškart jų nepaleisime tam skirtas greta esantis mygtukas Download. Perkelti programą Perkelti ir iškart vykdyti programą Perkelti ir vykdyti tik pažymėtą programos dalį Roboto judėjimo trukmę galime apibrėžti vienu iš trijų būdų, parinkdami skirtingus režimus: sekundėmis (On for Seconds), variklio apsisukimo laipsniais (On for Degrees) arba variklio apsisukimo kartais (On for Rotations). Vienas variklio apsisukimas atitinka 360. Nesupainiokite tai paties variklio, o ne roboto ratų apsisukimai! Imkimės pirmos bandomosios užduoties ir sukurkime programą, kurią vykdydamas robotas nuvažiuotų pirmyn 30 cm ir atbulas grįžtų atgal. Turėkite omenyje, kad vienas programavimo blokas skirtas vienam konkrečiam veiksmui aprašyti, todėl šiuo atveju turėsime panaudoti juos du. Taip pat išbandysime skirtingus režimus: sekundžių ir variklio apsisukimų laipsniais. Kaip užtikrinsite, kad robotas nuvažiuos lygiai 30 cm? Žinoma, galite eksperimentuoti keisdami parametrų reikšmes, kol gausite norimą rezultatą, tačiau rimti inžinieriai taip nesielgia jie panaudoja matematinius skaičiavimus. Mūsų naudojamo LEGO MINDSTORMS EV3 roboto ratų skersmuo 56 mm (patikrinkite tai su liniuote). Prisimenate formulę c = π x d, skirtą apskritimo perimetrui apskaičiuoti? 3,14 x 56 = 175,84. Vadinasi, per vieną variklio apsisukimą (arba 360 ) robotas nuvažiuos apytiksliai 176 mm (žr. nuotrauką kitame puslapyje). 176 mm padaliję iš 360 gausime, kad varikliui pasisukus 1 robotas nuvažiuoja 0,49 mm. 23

23 Vadinasi, užduotyje reikalaujamą 30 cm atstumą robotas nuvažiuos varikliui apsisukus apytiksliai 612 (300 mm / 0,49 mm), arba 1,7 karto (300 mm / 176 mm) (žr. nuotrauką žemiau). Robotui judėti tiesia linija nurodo parametras Steering, o važiuoti atbulam parinkta neigiama variklio galingumo (Power) reikšmė. Tam, kad robotas nuo vieno veiksmo sklandžiai pereitų prie kito, tarp blokų Move Steering galime įterpti 1 sekundės pauzę, panaudodami oranžinės spalvos skirtuke esantį programavimo bloką Wait. Režimas On for Degrees Režimas On for Rotations Užduočių lauke padarykite žymą ir pastatykite robotą taip, kad toje vietoje jo ratai liestųsi su pagrindu. Pirmiausia pele pažymėkite tik pirmąjį programavimo bloką ir paleiskite šią programos dalį (Run Selected). Robotui sustojus pažymėkite, kur atsidūrė ratai, ir išmatuokite šį atstumą. Tai turėtų būti maždaug 30 cm, bet vargu ar visiškai tiksliai tiek. Kelių milimetrų paklaida yra įprasta: ji priklauso nuo paviršiaus dangos, baterijos įkrovimo lygio ir pan. Dabar paleiskite visą programą ir įsitikinkite, kad robotas sugrįžo į tą pačią vietą. Prisiminkime dar vieną formulę matematinę atstumo, greičio ir laiko priklausomybę (s = v x t). Roboto greitį lemia parinkta variklio galingumo reikšmė (nuo 0 iki 100), tačiau absoliuti greičio reikšmė mums nežinoma. Pabandykime ją nustatyti. Pirmiausia laikmačiu išmatuokime, kiek su esamais parametrais robotui trunka nuvažiuoti jau žinomą 30 cm atstumą, tai bus maždaug 3 sekundės. Vadinasi, roboto greitis, esant variklio galingumo reikšmei 20, yra 30 cm / 3 s = 10 cm/s (arba atitinkamai 0,36 km/val.). Dabar galime apskaičiuoti, kad, pavyzdžiui, 50 cm tokiu pačiu galingumu robotas nuvažiuotų per 5 sekundes (50 cm / 10 cm/s). Programavimo bloke parinkite režimą On for Seconds ir įsitikinkite. 24

24 Posūkiai ir apsisukimai Norėdami, kad robotas atliktų posūkį ar apsisukimą, naudosime tą patį programavimo bloką Move Steering, tik pakoreguosime parametro Steering reikšmę nuo -100 (apsisukimas vietoje prieš laikrodžio rodyklę) iki +100 (apsisukimas vietoje pagal laikrodžio rodyklę). 0 artimos reikšmės leis važiuoti darant labai nedidelį, o artimos +/-100 staigų posūkį. Parašykime programą, nurodančią robotui apsisukti vietoje pagal laikrodžio rodyklę pusę rato (180 ). Vieną ratą (360 ) vietoje jis apsisuka per maždaug 2 variklio apsisukimus, vadinasi, pusei rato pakaks vieno variklio apsisukimo (žr. nuotrauką žemiau). Atkreipkite dėmesį, kad ši taisyklė galioja tik konkrečiai šiam roboto modeliui. Keičiantis konstrukcijai ir atstumui tarp ratų reikėtų parinkti jau kitokias reikšmes. Aplinkos objektų perkėlimas Pagalvokime, kas nutiktų, jei misiją Slapukėje 2016 atliekančiam robotui kelią pastotų kad ir nedidelė kliūtis. Teleskopu gauti duomenys leidžia spėti, kad planetos paviršiuje gausu įvairių atskilusių uolienų. Būtų puiku, jei mažesnes robotas galėtų tiesiog patraukti iš kelio, todėl inžinieriai sukūrė priekyje pritaisomą specialios konstrukcijos rėmą, leidžiantį perkelti objektus. Atsiverskite instrukcijų p ir papildykite bazinį roboto modelį. Šį rėmą valdo vidurinysis variklis, todėl jam programuoti prireiks jau kito programavimo bloko iš žalios spalvos skirtuko Medium Motor. Režimai ir parametrai yra tokie patys kaip ir bloke Move Steering, tik nėra vairavimo funkcijos (Steering). Parašykime programą, nurodančią robotui nuvažiuoti iki 35 cm atstumu priešais jį padėtos specialiai sukonstruotos dėžutės (žr. instrukcijų p. 4 6), nuleisti rėmą, pargabenti dėžutę atgal ir tuomet rėmą vėl pakelti (žr. nuotrauką žemiau). Atkreipiame dėmesį, kad 35 cm atstumą skaičiavome nuo roboto priekio (labiausiai išsikišusios konstrukcijos dalies) iki artimiausios dėžutės kraštinės. Be to, labai svarbu, kad ji būtų padėta tiesiai priešais, kitaip nuleisdamas rėmą robotas jos neapims. 25

25 Žemiau pateikiame dar kelias pastabas dėl aptartame pavyzdyje parinktų parametrų: 1. Didžiųjų variklių apsisukimų laipsniais reikšmę gavome pasinaudoję praėjusiame skyrelyje naudota formule ir atsakymą suapvalinę: 350 mm / 0,49 mm = 714, Gali būti, kad su nurodytais parametrais jūsų robotui nepavyks tiksliai privažiuoti prie dėžutės. Taip nutinka dėl paklaidų, kurias lemia įvairios aplinkybės (tiek mūsų kontroliuojamos, tiek nuo mūsų nepriklausančios). Tokiu atveju parametrus šiek tiek pakoreguokite ir išbandykite, kurie iš jų geriausiai tinka konkrečiu atveju. 3. Rėmui valdyti siūlome naudoti būtent režimą On for Seconds. 1 sekundės pakanka rėmui visiškai nuleisti / pakelti, esant parinktai variklio galingumo reikšmei 30. Dėl ko šioje situacijoje rizikinga rinktis kitus režimus? Pasitaiko, kad robotui visiškai įvykdyti programavimo bloko komandą trukdo išorinės kliūtys. Taigi pasirinkus bent kiek per didelę vidutinio variklio apsisukimų reikšmę, rėmas nusileistų žemyn, kiek jam leidžia konstrukcija ir daugiau variklis suktis nebegalėtų. Neįvykdžius vieno bloko komandos nepereinama prie kito, t. y. robotas užstringa, o praėjus tam tikram sekundžių skaičiui programa bus vykdoma toliau, net jei sekundžių nurodysime per daug, tiesiog turėsime ilgesnę pauzę. Savikontrolės klausimai 1. Kuriuo iš žemiau pateiktų programavimo blokų pradedama kiekviena programa? a. b. c. 2. Kas nutinka, jei programoje vieną po kito išdėstote kelis programavimo blokus: a. Programavimo blokai vykdomi vienas po kito, iš dešinės į kairę. b. Programavimo blokai vykdomi vienas po kito, iš kairės į dešinę. c. Programa pirmiausia įvykdo programavimo bloką Move Steering. d. Programa nevykdoma ir išmetamas klaidos pranešimas. 3. Kurį techninėje srityje esantį mygtuką spausite norėdami perkelti ir paleisti tik pažymėtus programavimo blokus? a. b. c. d. 4. Kaip nurodysite robotui važiuoti atbulam, naudodami programavimo bloką Move Steering? a. Parinksite teigiamas Steering parametro reikšmes. b. Parinksite neigiamas Steering parametro reikšmes. 26

26 c. Parinksite teigiamas Power parametro reikšmes. d. Parinksite neigiamas Power parametro reikšmes. 5. Kurią iš žemiau pateiktų programų vykdydamas robotas važiuos pirmyn, nežymiai sukdamas į kairę? a. b. c. d. 6. Kas nutiks, jei programa negalės įvykdyti tam tikro programavimo bloko komandos? a. Šio bloko komandą programa praleis ir iškart pereis prie kito bloko. b. Ekrane pasirodys klaidos pranešimas. c. Programa užstrigs ir kiti blokai nebebus vykdomi. d. Programa užstrigs ir EV3 valdymo blokas automatiškai išsijungs. Papildomos užduotys 1. Roboto judėjimą galime valdyti naudodami ir kitą žalios spalvos skirtuke esantį programavimo bloką Move Tank. Šiuo atveju judėjimo trajektoriją valdome keisdami atskirai kiekvieno iš didžiųjų variklių galingumą. Jeigu galingumą nurodysime vienodą, robotas judės tiesiai (pirmyn arba atgal, priklausomai nuo ženklo); jeigu vieno variklio galingumą parinksime nežymiai didesnį nei kito, robotas važiuos šiek tiek sukdamas į mažesnio galingumo variklio pusę; jeigu įrašysime tapačias, bet priešingų ženklų galingumo reikšmes, robotas suksis vietoje. Naudodami blokus Move Tank parašykite programą, nurodančią robotui 3 sekundes važiuoti tiesiai pirmyn, apsisukti 180 kampu ir grįžti atgal. 2. Apskaičiuokite, koks yra roboto greitis esant variklių galingumo reikšmei 40. Ar greitis kinta proporcingai, t. y. ar galime teigti, kad dabar robotas važiuoja dvigubai greičiau nei parinkus variklių galingumo reikšmę, lygią 20? 27

27 4 skyrius. Sąlygų programavimas I Projekto eiga: pratybos, skirtos roboto judesiams programuoti, įvyko sėkmingai: inžinierių komanda gali būti rami, kad robotas gebės sklandžiai judėti Slapukės 2016 paviršiumi ir patraukti iš kelio smulkius objektus. Tačiau kas nutiks, jei kelyje pasitaikys nepajudinama kliūtis? Žinoma, kad planetoje yra ir aukštų uolų, kurias reikia aplenkti. Inžinierių komanda iš anksto negali numatyti, kurioje vietoje reikės keisti kryptį, todėl būtina sukurti programas, leidžiančias robotui pačiam priimti sprendimus, atsižvelgiant į aplinkos sąlygas. Tikslas: suprasti, kam naudojamos srauto diagramos, išmokti programuoti sąlygas, pasitelkiant lietimo ir ultragarso jutiklius, ir panaudoti EV3 valdymo bloko mygtukus bei garsus. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga, roboto modelis, papildytas lietimo ir ultragarso jutikliais, FIRST LEGO League užduočių laukas (arba kitas lygus paviršius), kliūtis robotui (pastatyta knyga, dėžė ar pan.). Srauto diagramų pritaikymas programuojant Bet kurios roboto programos kūrimas paprastai prasideda nuo mūsų galvose gimstančios idėjos, ką ir kaip robotas turėtų atlikti, bet labai dažnai šios mintys būna nepakankamai struktūrizuotos, kad galėtume iškart pradėti rašyti programą. Robotas, kaip ir bet kuris kompiuteris, viską vykdo tiksliai taip, kaip parašyta, todėl net menkiausias netikslumas gali visiškai pakeisti programos eigą. Dėl šių priežasčių prieš rašant sudėtingesnę programą siūlome pradėti nuo srauto diagramos (Flowchart) kūrimo. Taip didesnį projektą struktūriškai suskaidysite į mažesnes bei lengviau suvokiamas užduotis ir galėsite tiksliai nustatyti jų eilės tvarką bei tarpusavio ryšius. Suprasti srauto diagramos svarbą padės paprastas žemiau pateiktas pavyzdys: įprastas moksleivio rytas. Kuri schema jums atrodo tinkamiausia ir kodėl? Susiruošti Nueiti į mokyklą Atsikelti Atsikelti Susiruošti Nueiti į mokyklą Atsikelti Nusiprausti Pavalgyti Susidėti daiktus Nueiti į mokyklą 28

28 Akivaizdu, kad pirmasis variantas visai niekam tikęs, veiksmų seka supainiota. Antroje schemoje etapai išdėstyti teisinga tvarka, tačiau jai trūksta nuoseklumo, veiksmai labai bendri. Pati geriausia yra paskutinė srauto diagrama: ji ir logiška, ir pakankamai išsami, leidžianti aiškiai suprasti kiekvieną etapą. Grįžkime prie projekto Misija Slapukė 2016 ir nubraižykime srauto diagramą, atspindinčią kliūties aptikimo ir aplenkimo procesą (žr. schemą žemiau). Idealiu atveju kiekviena schemos dalis turėtų būti suprogramuojama vienu programavimo bloku. Važiuoja tiesiai Priešais aptinka kliūtį Sustoja Pasisuka 90 kampu Vėl važiuoja tiesiai Visgi dažnai nutinka taip, kad parašius programą, ją perkėlus į valdymo bloką ir paleidus robotas neveikia arba veikia ne taip, kaip tikėjomės. Tai normalu retai pavyksta iš pirmo karto programą parašyti be klaidų (anglų kalboje programinės įrangos klaidos vadinamos bugs). Išbandžius programą ar jos dalį ir negavus norimo rezultato, teks ieškoti klaidų, jas taisyti ir vėl bandyti iš naujo (šis procesas vadinamas debugging). Lietimo jutiklio pritaikymas Spręsdami problemą, kaip robotui aptikti ir apvažiuoti Slapukėje 2016 esančias uolas, inžinieriai nutarė pasitelkti vieną iš keturių galimų lietimo jutiklį. Pritaisykite jį roboto modelio priekyje, kaip parodyta instrukcijos p Tokia jutiklio pozicija pasirinkta ne veltui: labai svarbu, kad kliūtį pirmiausia paliestų būtent jutiklio gale įtaisytas mygtukas ir robotas sustotų pats į ją neatsitrenkęs. Panašiu principu vadovaujasi neregiai, priekyje savęs laikydami lazdelę. Parašykime programą, remdamiesi ką tik aptarta srauto diagrama (žr. nuotrauką žemiau). Važiuoja tiesiai Priešais aptinka kliūtį Sustoja Pasisuka 90 kampu Vėl važiuoja tiesiai 29

29 Kaip matote, pirmajame programavimo bloke Move Steering turime parinkti režimą On: nurodome tik judėjimo kryptį (tiesiai) ir variklio galingumą (ne per didelį, kad užtektų laiko sureaguoti), o judėjimo laikas ir atstumas lieka neapibrėžti. Programavimo bloką Wait jau naudojome ankstesniame skyriuje, bet tik kaip paprastą pauzę. Tačiau jo naudojimo galimybės žymiai platesnės: mes galime robotui nurodyti laukti, kol kas nors įvyks, t. y. kol bus patenkinta tam tikra sąlyga. Ją nustatysime parinkę režimą, susietą su reikalingu jutikliu. Šiuo atveju pasirenkame Touch Sensor Compare State, o gretimame parametrų lauke reikšmę Pressed. Vadinasi, pirmojo bloko komanda važiuoti tiesiai bus vykdoma tol, kol robotas lietimo jutikliu palies kliūtį ir mygtukas bus įspaustas. Trečias žingsnis nurodyti, kokį veiksmą robotas turi atlikti, kai sąlyga bus patenkinta. Vėl panaudojame bloką Move Steering, tik šįkart pasirenkame režimą Off, duodantį komandą sustoti. Norėdamas apvažiuoti kliūtį robotas turi pasisukti 90 kampu ir tuomet gali važiuoti toliau. Šiuos judesius suprogramuoti jau mokame. Belieka programą išbandyti: nukraukite ją, tuomet pastatykite robotą priešais numatytą kliūtį ir paleiskite programą iš EV3 valdymo bloko dokumentų skirtuko File Navigation. Ar viskas įvyko taip, kaip tikėjotės? Ar robotas sustojo palietęs kliūtį? Ar posūkį atliko tiksliai? Ką galėtumėte / norėtumėte patobulinti? Ultragarso jutiklio pritaikymas Atlikę bandymą ir aptarę rezultatus robotikos inžinieriai nutarė, kad lietimo jutiklis ne pats geriausias sprendimas. Tiesioginis kontaktas su kliūtimi gali apgadinti robotą, ypač jei bus pasirinktas didesnis greitis. Be to, sąlytis trukdo atlikti tikslų posūkį. Žymiai geriau, kad kliūtį robotas aptiktų iš tolo ir trajektoriją pakeistų dar jos neprivažiavęs. Čia mums padėti gali ultragarso jutiklis pritaisykite jį, kaip parodyta instrukcijos p Parašykime analogišką programą kaip ir praėjusiame skyrelyje, tik programavimo bloke Wait parinkime režimą Ultrasonic Sensor Compare Distance Centimetres (žr. nuotrauką žemiau). Pastebėkite, kad šio bloko viršutiniame dešiniajame kampe automatiškai nurodoma atitinkamam jutikliui skirta EV3 valdymo bloko jungtis: 1 režimui, susietam su lietimo jutikliu; 4 režimui, susietam su ultragarso jutikliu. Jeigu laikėmės įprastos jungčių tvarkos, nieko keisti nereikia, tačiau kitu atveju šį parametrą galėtume pakoreguoti ranka. Nurodžius klaidingą jungtį duomenys iš jutiklio nebus gaunami ir programa neveiks. Važiuoja tiesiai Priešais aptinka kliūtį Sustoja Pasisuka 90 kampu Vėl važiuoja tiesiai 30

30 Panaudoję loginę funkciją (mažiau arba lygu) ir įrašę pasirinktą ribinę reikšmę (7 cm), nurodėme robotui sustoti iki kliūties likus šiam atstumui ir tuomet pasisukus pakeisti kryptį. Čia reikėtų stabtelėti ir trumpai aptarti ribinės reikšmės sąvoką, nes ji labai svarbi norint sėkmingai programuoti roboto jutiklius. Ribinė reikšmė tai riba, kurią pasiekus įvyksta tam tikri pokyčiai. Pats paprasčiausias pavyzdys durų slenkstis: prieš įeidami esame vienoje pusėje, įėję kitoje, o jei sustojame tiesiai ant jo, vadinasi, esame kaip tik ant šias dvi būsenas skiriančios ribos. Programuodami jutiklius ir parinkdami ribinę reikšmę turite sau atsakyti į tokius klausimus: 1. Koks mano tikslas, dėl kurio turiu parinkti ribinę reikšmę? Mūsų projekte tai būtų sustabdyti robotą iki kliūties likus tam tikram atstumui, kad jis galėtų apsisukti ir judėti kita kryptimi. 2. Kokia ribinė reikšmė geriausiai tinka konkrečiu atveju? Mes pasirinkome 7 cm, nes robotui geriau neprivažiuoti per arti, kad kliūtis netrukdytų apsisukti. Be to, nepamirškite, kad šis atstumas matuojamas nuo paties ultragarso jutiklio, o kitos roboto konstrukcijos dalys gali būti labiau išsikišusios į priekį (mūsų modelyje rėmas ir lietimo jutiklis). 3. Koks loginis ženklas yra reikalingas? T. y. iš kurios pusės bus artėjama prie ribinės reikšmės? Mūsų pavyzdyje robotui artėjant prie kliūties atstumas vis mažėja, vadinasi, tinkamas ženklas yra arba <. Atkreipkite dėmesį, kad robotikoje reikėtų vengti lygybės ženklo, nes jutiklis tiksliai tokios reikšmės gali nespėti užfiksuoti ir sąlyga liks neįvykdyta. Pabandykite programą pakeisti: įrašykite = 7 cm ir stebėkite, ar robotas sustos prieš kliūtį. Valdymo bloko mygtukų ir garsų programavimas Penki EV3 valdymo bloko centre esantys mygtukai taip pat gali būti naudojami jutiklių principu, t. y. galime nurodyti konkrečią komandą, kurią robotas atliks mums paspaudus konkretų mygtuką. Negali būti programuojamas tik mygtukas Atgal, nes jis nutraukia bet kurią tuo metu roboto vykdomą programą. Atliekant misiją iš šios funkcijos bus mažai naudos, nes Slapukėje 2016 nebus inžinierių, kurie valdytų robotą spausdami jo mygtukus. Tačiau tai gali būti patogu pratybų metu, kol dar esame Žemėje. Mokslininkai nemano, kad Slapukėje 2016 egzistuoja gyvybė, tačiau dėl visa ko nutarė sukurti roboto savisaugos programą. Pirmiausia tegu robotas sukasi vietoje veikiant ultragarso jutikliui, o kam nors priartėjus 30 cm atstumu sustoja. Prijungus robotą prie kompiuterio laidu šią programą bandyti neparanku, nes laidas gali susisukti. Paleidžiant ją per valdymo bloką robotą patogiausia laikyti rankose, o kad jis nepradėtų suktis iškart, dar suprogramuokime mygtuko Aukštyn paspaudimą kaip pradžios ženklą (žr. nuotrauką žemiau). Laukia, kol nuspausime mygtuką Sukasi ratu Aptinka priartėjusį objektą Sustoja 31

31 Visi šioje programoje panaudoti blokai jums jau pažįstami, vienintelis naujas dalykas pirmame bloke Wait pritaikytas režimas Brick Buttons Compare. Jį pasirinkę turime nurodyti vieną ar kelis mygtukus (mes pasirinkome mygtuką Aukštyn) ir būseną (mūsų atveju paspaudimą). Savisaugos programą turime dar šiek tiek patobulinti: tegu įsibrovėliui priartėjus 30 cm atstumu robotas ne tik sustoja, bet ir įjungia aliarmą. Šiam tikslui panaudosime programavimo bloką Sound, esantį žalios spalvos skirtuke (žr. nuotrauką žemiau). Režimas Play Tone skleidžiamo garso dažnį leidžia nurodyti hercais (Hz) (kuo skaičius didesnis, tuo tonas bus aukštesnis) ir parinkti norimą trukmę sekundėmis. Kadangi aliarmas turi išgąsdinti, pasirenkame maksimalų garso lygį. 10 sekundžių skamba aliarmas Dar šiek tiek stabtelėkime ties paskutiniu vėliavėle pažymėtu parametru. Kadangi mūsų programoje blokas Sound yra pats paskutinis, o aliarmas turi skambėti tiek, kiek nurodyta (10 sekundžių), sąraše pasirinkome Wait for Completion. Kitu du variantai aktualūs tuomet, kai po garso programavimo yra kitų blokų. Play Once iškart pradės vykdyti kitą komandą, tuo pat metu vieną kartą sugrodamas nurodytą garsą, o Repeat atveju garsas bus kartojamas tol, kol bus įvykdytos visos po šio bloko esančios komandos arba garsas sustabdytas įterpus naują bloką Sound režimu Stop. Savikontrolės klausimai 1. Kas įvyks paleidus žemiau parodytą programą? a. Robotas judės tiesiai pirmyn, kol ultragarso jutiklis aptiks kliūtį, o tuomet sustos. b. Robotas nepajudės iš vietos, kol nebus paspaustas lietimo jutiklio mygtukas. c. Robotas judės tiesiai pirmyn, kol pasikeis lietimo jutiklio būsena (iš atleisto į nuspaustą arba atvirkščiai). d. Robotas suksis vietoje, kol pasikeis lietimo jutiklio būsena (iš atleisto į nuspaustą arba atvirkščiai). 2. Kokią sąlygą nurodysite programavimo bloke Wait norėdami, kad robotas pradėtų važiuoti tik tuo atveju, jeigu priešais jį bent 50 cm atstumu nėra kliūties? a. > 50 arba 50. b. < 50 arba

32 c. = 50. d Ar galima suprogramuoti, kad robotas programą pradėtų vykdyti tik prieš tai nuspaudus valdymo bloko mygtuką Atgal? a. Taip. b. Taip, tačiau reikia pakeisti nustatymus EV3 valdymo bloke. c. Ne, nes paspaudus šį mygtuką iškart išjungiamas EV3 valdymo blokas. d. Ne, nes paspaudus šį mygtuką nutraukiama tuo metu vykdoma programa. 4. Kas įvyks paleidus žemiau parodytą programą? a. Robotas ištars Thank you ir tuomet pradės suktis ratu. b. Robotas iškart pradės suktis ir vieną kartą ištars Thank you. c. Robotas iškart pradės suktis nuolat kartodamas Thank you. d. Robotas 100 kartų ištars Thank you ir tuomet pradės suktis ratu. 5. Kas įvyks, jei paliksime vien tik garso programavimo bloką? a. Programa neveiks. b. Robotas 1 kartą ištars Thank you. c. Robotas 100 kartų ištars Thank you. d. Robotas kartos Thank you tol, kol nesustabdysime programos. Papildomos užduotys 1. Sukurkite roboto sargo programą: priešais robotą padėkite objektą, kurį norite saugoti (svarbu, kad jis nebūtų per mažas), ir nustatykite, kad objektą patraukus įsijungtų aliarmas. 2. Programos meniu Tools atsidarykite programėlę Sound Editor, įrašykite balso pranešimą apie atliekamą misiją (iki 5 sekundžių trukmės) ir išsaugokite. Tegu robotas šį pranešimą pasako tuomet, kai kas nors prie jo priartėja 20 cm atstumu. 33

33 5 skyrius. Sąlygų programavimas II Projekto eiga: pasirengimas misijai įpusėjo. Įsitikinus, kad robotas galės sklandžiai ir saugiai judėti Slapukės 2016 paviršiumi, laikas pasirūpinti ypatingosios medžiagos mėginių surinkimu. Ji kaupiasi daubose, į kurias robotas turės nusileisti įvertindamas, ar jam ne per statu, taip pat neįkristi į prarają. Ypatingoji medžiaga yra ryškiai žalia, todėl robotas privalo skirti spalvas. Taigi dar laukia nemažai užduočių, todėl tęskime darbus. Tikslas: išsiaiškinti, kas yra paklaida ir kaip ją galima sumažinti, išmokti programuoti sąlygas, pasitelkiant giroskopo ir spalvų / šviesos jutiklius, bei pritaikyti EV3 valdymo bloko ekrano ir mygtukų apšvietimo galimybes. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga, roboto modelis, papildytas giroskopo ir spalvų / šviesos jutikliais, FIRST LEGO League užduočių laukas (arba kitas lygus paviršius, su juodos, žalios ir raudonos spalvų storomis linijomis), pasviręs paviršius (plokštė ar storesnis kartonas). Kas yra paklaida ir kaip ją sumažinti? Kokiu principu veikia kiekvienas iš keturių LEGO MINDSTORMS EV3 roboto jutiklių, jūs jau žinote. Bendra jų visų užduotis atlikti tam tikrus matavimus ir gautus duomenis perduoti valdymo blokui, kuris, vadovaudamasis parašyta programa, nurodys robotui atlikti vienokius ar kitokius veiksmus. Taigi nuo jutiklio pateiktų duomenų kokybės priklauso, ar tiksliai veiks programa, ar robotas darys tai, ką turėtų daryti. Deja, šie jutikliai, kaip ir visi prietaisai, nėra tobuli matavimus jie atlieka su tam tikra paklaida. Paklaida tai skirtumas tarp išmatuotos ir tikrosios dydžio vertės. Pavyzdžiui, tarp atstumo, kurį nustatė ultragarso jutiklis, ir tikrojo atstumo iki objekto. Būtent dėl paklaidos egzistavimo joks fizikinis dydis (atstumas, greitis, garso dažnis ir t. t.) negali būti išmatuotas absoliučiai tiksliai. Taigi programoje nurodę robotui sustoti iki kliūties likus 30 cm mes negalime būti tikri, kad būtent tokiu atstumu jis ir sustos (tuo galėjote įsitikinti jau ankstesniuose skyriuose). Rezultatas bus mažiau ar daugiau tikslus, priklausomai nuo įvairių aplinkybių: kai kurios iš jų nuo mūsų nepriklauso (neišvengiama paklaida), o kai kurioms galime daryti įtaką (netrukus sužinosite, kaip tai padaryti). Kaip ir visi prietaisai, LEGO MINDSTORMS EV3 jutikliai turi gamintojo nurodytas tikėtinas paklaidas: pavyzdžiui, ultragarso jutiklis atstumą įvertina +/-1 cm tikslumu, giroskopas kampą matuoja +/-3 tikslumu ir pan. Šios paklaidos neišvengiamos ir su jomis turime susitaikyti. Svarbu jas žinoti ir į tai atsižvelgti nagrinėjant surinktus duomenis ir priimant sprendimus. Visuose moksliniuose eksperimentuose paklaidoms yra skiriama nemažai dėmesio. Dabar susitelkime į tai, kam galime daryti įtaką, ir aptarkime, kaip sumažinti mūsų roboto naudojamų jutiklių paklaidas ir pagerinti jų tikslumą: 34

34 1. Lietimo jutiklio atveju paklaida mums nėra aktuali, nes jis mums pateikia loginį rezultatą vieną iš trijų galimų būsenų (paspausta, atleista arba paspausta ir iškart atleista). Šiuo atveju galėtume kalbėti tik apie jutiklio jautrumą, t. y. kaip jautriai jis reaguoja ir kaip greitai fiksuoja būsenos pasikeitimą. Pavyzdžiui, jei jutiklio mygtuką paspausime nepakankamai giliai, paspaudimas nebus užfiksuotas. 2. Ultragarso jutiklio tikslumas labai priklauso nuo objekto, iki kurio matuojamas atstumas, savybių. Taip yra todėl, kad skirtingi paviršiai nevienodai atspindi juos pasiekiančias garso bangas: geriausiai tai daro lygūs ir kieti paviršiai. Pavyzdžiui, atstumą iki sienos robotas įvertins tiksliau nei iki minkšto siūlų kamuoliuko. Kai kurie objektai apskritai gali būti per smulkūs jų jutiklis nepastebės. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad ultragarso jutiklis gali nepastebėti ir objektų, esančių labai arti (mažesniu nei 3 cm atstumu). Be to, jis bangas skleidžia vėduokle, todėl gali pirmiau aptikti ne tiesiai priešais esantį objektą, bet tą, kuris yra arčiau, nors ir šiek tiek šone. 3. Spalvų / šviesos jutiklis tiksliausiai veikia tuomet, kai objektas yra arti, tačiau neliečiamas. Tai galioja atpažįstant spalvas ir matuojant atspindėtos šviesos intensyvumą (apie šio jutiklio režimus kalbėsime jau visai netrukus). Jutiklis yra optimizuotas atpažinti LEGO detalių spalvas, todėl geriau veikia su tais atspalviais, kurie joms artimi. 4. Giroskopo jutikliui reikia daugiausia atidumo, jei norime, kad matavimai būtų kuo tikslesni. Visų pirma patartina jį prijungti tokiu būdu: EV3 ekrane nueikite į skirtuką Brick App ir iš sąrašo pasirinkite punktą Port View. Ramiai laikydami jutiklį laidu prijunkite jį prie valdymo bloko. Ekrane prie atitinkamos jungties turėtumėte pamatyti reikšmę 0. Nejudindami jutiklio kelias sekundes stebėkite, ar vis dar rodoma 0 reikšmė. Jeigu rodmenys kinta, atjunkite jutiklį ir pakartokite procedūrą nuo pradžių. Kai ekrane kelioms sekundėms nusistovi 0 reikšmė, jutiklis prijungtas tinkamai. Net ir tinkamai prijungtas giroskopas ilgainiui praranda tikslumą, nes yra linkęs kaupti paklaidą. Prieš naudojant šio jutiklio duomenis patariama programoje įterpti geltoname skirtuke esantį bloką Gyro Sensor režimu Reset. Momentinius (tuo metu esamus) jutiklių rodmenis galite stebėti techninės įrangos srities antrajame skirtuke (žr. nuotrauką žemiau). Žinoma, robotas turi būti prijungtas prie kompiuterio. Paeksperimentuokite su skirtingais jutikliais ir jų režimais, stebėkite, kaip kinta skaitinės reikšmės. Režimą galite pakeisti čia pat, spustelėję pele norimą jutiklį. 35

35 Giroskopo jutiklio pritaikymas Prisiminkite programą, kurią rašėte 4 skyriuje, duodami komandą robotui sustoti prieš kliūtį ir pasisukti 90 kampu. Tuomet apytikrę variklio apsisukimų reikšmę parinkome bandymų būdu. O jei reikėtų atlikti, pavyzdžiui, 35 posūkį? Iš akies tokį kampo dydį įvertinti būtų sudėtinga ir labai netikslu. Tačiau roboto modelį papildę giroskopo jutikliu posūkius galime kontroliuoti kur kas patikimiau (žr. nuotrauką žemiau). Jutiklį pritaisykite, kaip parodyta instrukcijos p Sukasi ratu kol pasisuka 35 kampu Sustoja Atkreipkite dėmesį, kad pasirinkome režimą Gyro Sensor Change Angle, kuris leidžia robotą sustabdyti kampui pasikeitus nurodytu laipsnių skaičiumi, nepriklausomai nuo pradinės reikšmės. Režimu Compare Angle jutiklis matuoja, kokį kampą robotas pasisuko nuo pastarojo karto, kai jutiklis buvo nustatytas ties nuline reikšme. Tai visuomet įvyksta pradedant programą, tačiau vėliau ją vykdant giroskopas fiksuoja visus roboto pasisukimus (pavyzdžiui, (-30 ) = 150 ), todėl su šiuo režimu reikia būti atsargesniems. Kita vieta, kurioje lengva suklysti, tai kampo pokyčio krypties nurodymas. Aukščiau pateiktoje programoje roboto sukimosi kryptį lėmėme jau pačiu pirmuoju programavimo bloku. Robotui sukantis į dešinę (pagal laikrodžio rodyklę), kampo dydžio reikšmės didėja, o sukantis į kairę (prieš laikrodžio rodyklę) mažėja. Taigi bloke Wait galėjome pasirinkti arba parametrą Increase, arba Any (kaip mes ir padarėme). Jei pasirinktume Decrease, robotas taip niekada ir nesustotų, nes programa lauktų -35 pokyčio, kuris neįvyktų. Grįžkime prie misijos užduočių. Mokslininkai spėja, kad daugiausia ypatingosios medžiagos yra planetos paviršiuje susiformavusiose įdubose. Robotas turės nusileisti žemyn, o paskui vėl pakilti. Deja, konstrukcija jam leidžia saugiai važiuoti esant ne didesniam nei 25 nuolydžiui. Pirmiausia turėsime permontuoti giroskopo jutiklį, kaip parodyta žemiau esančiose nuotraukose, nes matuojamas kampas bus kitoje plokštumoje nei prieš tai. 36

36 Programos veikimas turėtų būti toks: robotas važiuoja žemyn, bet nuolydžiui pasiekus 25 ribą atsitraukia atbulas, kol nuolydis tampa ne didesnis nei 5. Programavimo bloką Wait, susietą su giroskopo jutikliu ir veikiantį kampo pokyčio režimu, turėsime panaudoti du kartus (žr. nuotrauką žemiau). Pasirenkame abiejų krypčių kampo pokytį, nes mums tiek pat aktualu, kad robotas nevažiuotų pavojingai stačiu šlaitu nei žemyn, nei aukštyn. Spalvų / šviesos jutiklio pritaikymas Mes artėjame prie pačios misijos esmės ypatingosios medžiagos, galinčios padaryti perversmą energetikoje, mėginių surinkimo. Mokslininkų teigimu, ji yra ryškiai žalios spalvos, todėl robotui neturėtų būti sunku ją atskirti. Pasitelkime spalvų / šviesos jutiklį ir primontuokime jį nukreiptą žemyn, kaip parodyta instrukcijos p Suprogramuokime robotą, kad jis judėtų pirmyn, kol privažiuos žalios spalvos paviršių. Bandymams panaudokite FIRST LEGO League užduočių lauką (jame yra žalios spalvos linijų) arba ant kito paviršiaus nupieškite ar priklijuokite žalios spalvos žymes (jos turi būti pakankamai ryškios ir ne per mažos). Pasistenkite, kad spalva būtų panaši kaip LEGO detalių būtent tokį atspalvį jutiklis atpažįsta geriausiai. Programos logika tokia pati kaip ankstesniuose skyriuose, tik programavimo bloke Wait pasirenkame režimą Colour Sensor Compare Colour ir nurodome žalią spalvą (žr. nuotrauką žemiau). Labai panaši programa gali apsaugoti robotą ir neleisti jam įkristi į prarają. Jeigu vietoj žalios spalvos parinksime No colour, robotas sustos, kai spalvų / šviesos jutiklis atsidurs virš tuščios erdvės ir nefiksuos jokios spalvos (žr. nuotrauką žemiau). Išbandykite šią programą prie stalo krašto. 37

37 Kaip jau žinote, spalvų / šviesos jutiklis gali veikti trimis skirtingais režimais. Ką tik aptartuose pavyzdžiuose naudojome skirtą spalvoms atpažinti, o dabar išbandykime aplinkos šviesos intensyvumo režimą. Slapukėje 2016 sutemsta kaip ir Žemėje ir nakties metu būna visiškai tamsu. Dėl ribotos baterijos talpos mūsų robotas neturi nei apšvietimo, nei naktinio matymo įrangos. Vadinasi, geriausia, kad tamsiuoju metu jis sustotų, nes mėginių paieška netenka prasmės tamsoje jis niekaip neatskirs žalios spalvos. Pirmiausia permontuokite spalvų / šviesos jutiklį nukreiptą pirmyn, kaip parodyta instrukcijos p Tuomet parašykite programą, programavimo bloke Wait pasirinkdami režimą Colour Sensor Compare Ambient Light Intensity (žr. nuotrauką žemiau). Sutemus aplinkos šviesos intensyvumo reikšmė labai nukrinta tai ir yra ženklas robotui sustabdyti variklius. Valdymo bloko ekrano ir mygtukų apšvietimo programavimas 4 skyriuje jau išmokote programuoti vieną iš roboto išraiškos priemonių garsus. Tačiau yra dar dvi: EV3 valdymo bloko ekranas ir mygtukų apšvietimas. Jas netrukus išbandysime patobulindami ką tik sukurtas programas. Valdymo bloko ekrane gali būti rodomas tekstas, geometrinės formos, paveikslėliai arba jų deriniai. Kiekvienu atveju nustatymai šiek tiek skiriasi, bet principai lieka tie patys. Žemiau pateikiame patobulintą programą: robotas, aptikęs žalios spalvos medžiagą, ne tik sustos, bet ir ekrane parodys informacinį pranešimą bei paveikslėlį su varnelės simboliu (žr. nuotrauką žemiau). Programoje panaudojome du ekrano programavimo blokus Display iš žalios spalvos skirtuko. Norėdami iškart matyti, kaip vaizdas atrodys ekrane, turime atidaryti peržiūros langą, paspausdami šio bloko kairiajame viršutiniame kampe esantį mygtuką Display Preview. Pirmajame bloke Display 38

38 pasirinkome režimą Text Pixels ir norimą frazę įrašėme į žalios spalvos juostoje esantį laukelį. Antrajame bloke nustatėme režimą Image ir paveikslėlį pasirinkome iš aplanko LEGO Image Files, kurį atidarėme paspausdami tokį patį laukelį bloko viršuje. Trintuko simboliu pažymėtas parametras nustato, ar vaizdas bus parodytas išvalytame ekrane, ar palikus anksčiau rodytus elementus. Prieš rodant tekstą ekraną išvalome, kad jame neliktų standartinio programos vykdymo metu rodomo užrašo, tačiau antrajame bloke to nebedarome, nes norime, kad ekrane vienu metu būtų rodomas ir užrašas, ir paveikslėlis. Raidėmis X ir Y pažymėti parametrai nusako vaizdo elemento padėtį ekrane, juos patogiausia valdyti slankikliais. Tekstinės informacijos atveju dar galime parinkti teksto spalvą ir dydį. Būtinai atkreipkite dėmesį į programos pabaigoje esantį bloką Wait. Kai vykdoma programa baigiasi, EV3 ekrane visuomet pasirodo įprastas vaizdas bet kokie tekstiniai ar grafiniai elementai, kurie buvo atvaizduoti programos metu, yra ištrinami. Jeigu paskutinį paliktume ekrano programavimo bloką, jis būtų taip greitai įvykdytas, kad pasirinkto vaizdo net nespėtume pastebėti. Dėl šios priežasties turime įterpti pauzę ir nurodyti, kiek sekundžių vaizdą išlaikyti ekrane. Dabar patobulinkime ir kitą praėjusiame skyrelyje sukurtą programą, neleidžiančią robotui nukristi. Suprogramuokime, kad privažiavęs prarajos kraštą robotas atsitrauktų atbulas ir apsisuktų, tuo metu aplink valdymo bloko mygtukus mirksint raudonai šviesai. Mygtukų apšvietimui valdyti yra skirtas žalios spalvos skirtuke esantis programavimo blokas Brick Status Light. Jame turime pasirinkti vieną iš trijų galimų spalvų (žalią, raudoną arba oranžinę) ir nustatyti, ar apšvietimas bus nuolatinis, ar mirksintis (žr. nuotrauką žemiau). Bloko Brick Status Light komanda yra vykdoma tol, kol programoje pasirodo kitas toks pats blokas (pakeičiantis apšvietimą arba jį išvis išjungiantis) arba programa pasibaigia. Mūsų pavyzdyje šviesa raudonai mirksės tol, kol robotas trauksis atbulas ir apsisukinės. Kitu atveju būtume turėję mirksėjimo trukmę nurodyti pasitelkdami bloką Wait, kaip tai darėme programuodami ekraną. Savikontrolės klausimai 1. Kuris iš žemiau pateiktų teiginių yra klaidingas? a. Matavimo paklaidos galima visiškai išvengti taisyklingai naudojant jutiklius. b. Prijungiant giroskopą labai svarbu jį laikyti kuo ramiau. c. Spalvų / šviesos jutiklis veikia tiksliausiai, kai objektas yra visai arti, tačiau neliečiamas. d. Ultragarso jutiklis tiksliau įvertina atstumą iki kietų paviršių. 39

39 2. Giroskopas pritaisytas taip, kad matuotų roboto posūkius. Kas įvyks paleidus žemiau parodytą programą? a. Robotas pasisuks 90 kampu prieš laikrodžio rodyklę ir sustos. b. Robotas pasisuks 90 kampu pagal laikrodžio rodyklę ir sustos. c. Robotas suksis prieš laikrodžio rodyklę, bet taip ir nesustos. d. Robotas suksis pagal laikrodžio rodyklę, bet taip ir nesustos. 3. Ar giroskopo jutiklis gali vienu metu matuoti roboto posūkius ir pagrindo pasvirimo kampą? a. Taip. b. Taip, jeigu panaudosime du atskirus programavimo blokus. c. Ne. 4. Kurį spalvų / šviesos jutiklio režimą turėsime panaudoti norėdami, kad robotas ryte prašvitus mus pažadintų garsiniu signalu? a. Spalvų režimą. b. Aplinkos šviesos intensyvumo režimą. c. Atspindėtos šviesos intensyvumo režimą. d. Netinka nė vienas iš šių režimų. 5. Kokį vaizdą matysite EV3 valdymo bloko ekrane, paleidę žemiau pateiktą programą? a. Pagrindinį projekto paveikslėlį. b. Užrašą MISIJA SLAPUKĖ juodomis raidėmis. c. Užrašą MISIJA SLAPUKĖ tamsiame fone. d. Užrašo ekrane nesimatys. 6. Kas įvyks paleidus žemiau pateiktą programą? a. Ekrane bus parodytas užrašas ir tik tuomet įsijungs oranžinis mygtukų apšvietimas. b. Ekrane bus rodomas užrašas tuo pačiu metu mirksint oranžinei šviesai. c. Ekrane bus rodomas užrašas tuo pačiu metu nuolatos degant oranžinei šviesai. d. Nieko neįvyks. 40

40 Papildomos užduotys 1. Suprogramuokite robotą važiuoti lygiakraščio trikampio, kurio kraštinės ilgis 30 cm, perimetru. Tiksliems posūkiams atlikti pasitelkite giroskopo jutiklį. Įvykdęs programą robotas turi sugrįžti į tą pačią vietą. 2. Skirtingos spalvos atspindi skirtingą šviesos kiekį: šviesios daugiau, tamsios mažiau. Panaudokite spalvų / šviesos jutiklio atspindėtos šviesos intensyvumo režimą ir parašykite programą, kurią vykdydamas robotas sustotų prie juodos spalvos linijų FIRST LEGO League užduočių lauke arba paviršiuje, kurį naudojate vietoj jo. Patikrinkite, ar ši programa veikia ir su žalios bei raudonos spalvos linijomis. Jei ne, programą atitinkamai pakoreguokite. 41

41 6 skyrius. Programos eigos valdymas Projekto eiga: iki šiol visose mūsų kurtose programose komandos buvo vykdomos viena po kitos, iš kairės į dešinę, kol įvykdoma paties paskutinio programavimo bloko nurodyta komanda. To užtenka treniruojantis, tačiau vykdydamas misiją robotas sprendimus turės priimti daugelį kartų. Kad tolimoje planetoje jis galėtų dirbti nepertraukiamai, turime išmokti kurti nuolat veikiančias programas, pasitelkdami pasirinkimo bei ciklo programavimo blokus. Tikslas: suprasti iteracinio projektavimo principus, išmokti programuoti ciklą bei skirtingus elgsenos atvejus ir kurti nuolatinio reagavimo programas. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga, roboto modelis, speciali dėžutė iš LEGO detalių, trys panašaus dydžio stačiakampiai objektai, FIRST LEGO League užduočių laukas (arba kitas lygus paviršius su žalios ir raudonos spalvų storomis linijomis). Iteracinio projektavimo principai Prisimenate, kaip svarbu stambią užduotį suskaidyti į mažesnes ir lengviau išsprendžiamas? O srauto diagramas, kurios padeda tinkamai atlikti veiksmus, reikalingus galutiniam tikslui pasiekti? Tuomet laikas susipažinti su dar viena robotikoje (ir daugelyje kitų sričių) plačiai taikoma iteracinio projektavimo (Iterative Design) sąvoka. Pagrindinė šios metodologijos idėja yra ta, kad kūrybinis-gamybinis procesas turi būti sudarytas iš tam tikrų pasikartojančių etapų (vadinamųjų iteracijų) (žr. schemą žemiau). Daugelis tyrimų rodo, kad taip dirbdamos komandos sukuria tobulesnius kūrinius nesvarbu, ar tai būtų automobilis, ar interneto puslapio dizainas. Tobulinimas Kūryba / Gamyba Įvertinimas Bandymas Tarkime, kad inžinierių komanda turi sukurti naują roboto modelį. Jie gali susėsti, aptarti, kam jis skirtas, kokios dalys jį turi sudaryti, tuomet parengti darbų planą ir dirbti tol, kol robotas bus sukurtas. 42

42 Deja, greičiausiai visi liks nusivylę rezultatu. Taip nutinka, nes projekto pradžioje neįmanoma tiksliai žinoti, koks turi būti galutinis rezultatas. Be to, niekas iš anksto negali suplanuoti, koks sprendimas bus geriausias tam tikru momentu ateityje. Todėl verčiau yra dirbti cikliškai (iteracijomis): kurti / gaminti, išbandyti, įvertinti, kaip pasisekė, ir keisti tai, ką galima patobulinti. Pavyzdžiui, jeigu atlikę dalį darbų matome, kad tam tikra roboto konstrukcijos dalis yra nenaudinga, verčiau iškart ją pašalinti ir sugalvoti geresnį sprendimą, nesvarbu, kad ta dalis buvo numatyta pradiniame plane. Kuo anksčiau imsimės reikalingų pakeitimų, tuo paprasčiau bus juos atlikti, prarasime mažiau įdėto darbo ir lėšų. Ciklo programavimas Jau esame sukūrę programą, kurios metu robotas, naudodamasis priekyje įtaisytu rėmu, gali perstumti nedidelę kliūtį iš vienos vietos į kitą. Tačiau keliaudamas po Slapukę 2016 mūsų robotas tokių kliūčių aptiks nuolatos, vadinasi, šias komandas turės kartoti ne vieną kartą. Čia mums pravers ciklo programavimo blokas Loop, kurį rasime oranžinės spalvos skirtuke. Jis išskirtinis tuo, kad yra tarsi konteineris, kuriame telpa kiti programavimo blokai (jo kontūrai prasiplečia, kiek to reikia). Parašykime programą, kurios metu robotas iš kelio patrauks 3 kliūtis, kaskart grįždamas į tą pačią vietą, pažymėtą raudonos spalvos linija. Paruoškite užduočių lauką, kaip parodyta žemiau esančioje schemoje, ir atkreipkite dėmesį į keletą svarbių smulkmenų: 1. Geriausia, kad kliūtys būtų stačiakampio formos, pavyzdžiui, bet kokios kartoninės ar plastikinės dėžutės. Taip pat jas galite sukonstruoti iš papildomų LEGO detalių. 2. Visus tris objektus išdėstykite vienoje linijoje priešais robotą, tačiau skirtingu atstumu. 3. Jeigu nenaudojate FIRST LEGO League užduočių lauko arba neturite raudonos spalvos lipniosios juostos, galite naudoti kitos spalvos liniją, tik svarbu, kad ji būtų pakankamai ryški ir skirtųsi nuo pagrindo. Tokiu atveju turėsite pakoreguoti programą, kad robotas atpažintų kitą spalvą. 43

43 Programą pradedame nuo ciklo programavimo bloko, o visus kitus įkeliame į jo vidų. Robotas pakeltu rėmu turi važiuoti pirmyn, kol privažiuos iki kliūties reikiamu atstumu, sustoti, nuleisti rėmą, atbulas grįžti atgal, kol kirs raudoną liniją, ir vėl pakelti rėmą. Pabaigoje įterpkime nedidelę pauzę, per kurią pratybų metu tiesiog patrauksime pargabentą kliūtį, atlaisvindami robotui kelią (žr. nuotrauką žemiau). Ciklas kartojamas 3 kartus Šiuo atveju esame nurodę ciklą kartoti 3 kartus, nes turime 3 kliūtis. Tačiau programavimo blokas Loop gali veikti daugeliu skirtingų režimų. Dalis jų yra paremti tam tikrų jutiklių rodmenimis ir programuojami tuo pačiu principu kaip bloke Wait (žr. nuotrauką žemiau). Svarbu nepamiršti, kad programa jutiklio rodmenis tikrina tik ciklo pabaigoje ir tuomet sprendžia, ar ciklas bus kartojamas, ar ne. Sąlyginio ciklo režimai Ciklas kartojamas neribotą laiką Nurodome, kiek laiko kartoti ciklą Nurodome, kiek kartų kartoti ciklą 44

44 Skirtingų elgsenos atvejų programavimas Dar vienas svarbus programos eigos programavimo blokas, randamas oranžinės spalvos skirtuke, yra Switch. Jis leidžia nurodyti du ar daugiau elgsenos atvejų: atsižvelgdamas į tam tikras aplinkybes robotas turės įvykdyti skirtingas komandas. Pavyzdžiui, tokiu būdu galime nurodyti robotui važiuoti matant žalią spalvą, bet sustoti, kai parodoma raudona. Arba judėti pirmyn, jei priekyje tuščia, bet atsitraukti, kai kelią pastoja kliūtis. Daugeliu atvejų norėsime, kad roboto elgsena priklausytų nuo kažkurio iš jutiklio rodmenų, tai nurodysime pasirinkdami konkretų režimą (taip pat kaip blokuose Wait ir Loop). Formuluodami sąlygą pirmiausia ją sau pateikite klausimo pavidalu: vieni klausimai turės tik du atsakymo variantus ( Taip arba Ne ), kiti keletą. Priklausomai nuo to turėsime galimybę nurodyti du arba daugiau atvejų. Pavyzdžiui, į klausimą Ar lietimo jutiklio mygtukas paspaustas? galima atsakyti tik Taip, paspaustas arba Ne, nepaspaustas. O štai klausimas Kokia spalva matoma šviesos / spalvų jutikliui? turės net aštuonis atsakymo variantus (septynios galimos spalvos ir variantas jokios spalvos ). Iš pradžių bloke Switch visuomet matysime vietą tik dviem atvejams aprašyti, tačiau jei pasirinktas jutiklio režimas leidžia išskirti daugiau atvejų, juos įterpti galėsime paspausdami pliuso ženklu pažymėtą mygtuką (žr. nuotrauką žemiau). Numatytasis atvejis Pakeisti atvejų išdėstymą (vienas po kito arba skirtukuose) Įterpti daugiau atvejų Pasirinkti režimą Prisiminkime 5 skyriuje rašytas programas, kurioms pritaikėme spalvų / šviesos jutiklį: viena jų buvo skirta žalios spalvos mėginiams aptikti, o kita saugotis ir nenukristi į prarają. T. y. vienu atveju jutiklis turėjo reaguoti į žalią spalvą, kitu į jokios spalvos nebuvimą. Tačiau inžinieriai pastebėjo labai rimtą problemą: šias programas vykdydamas atskirai robotas negali vienu metu ir būti saugus, ir ieškoti ypatingosios medžiagos mėginių. Šiuo atveju mums labai pravers programavimo blokas Switch. Dvi programas sujungsime į vieną ir vadovausimės tokia logika: robotas turi važiuoti pirmyn, kol aptiks žalią spalvą (ras ypatingąją medžiagą) arba nebefiksuos jokios spalvos (privažiuos prarajos kraštą), ir sustoti. Tuomet robotui teks priimti vieną iš dviejų sprendimų: aptikęs tinkamą mėginį jis turės ekrane parodyti užrašą Medžiaga aptikta ir nuvažiuoti nuo žalios spalvos, o jeigu bedugnė šiek tiek atsitraukti atbulas ir pasisukti. Norėdami, kad programa būtų vykdoma nuolatos, visus ją sudarančius blokus įkelsime į programavimo bloką Loop (žr. nuotrauką kitame puslapyje). 45

45 Veiksmus lemia spalvų / šviesos jutiklio rodmenys Atkreipkite dėmesį, kad vienas iš galimų atvejų visuomet turi būti pažymėtas taškeliu kaip numatytasis (Default). Šiame pavyzdyje tai nieko nekeičia, tačiau kitais kartais gali daryti didelę įtaką programos eigai. Numatytasis atvejis aprašo roboto elgseną jutikliui nustačius reikšmę, kuri nėra aprašyta kitais atvejais. Savikontrolės klausimai 1. Kokią funkciją atlieka programavimo blokas Loop? a. Pakeičia komandų vykdymo seką. b. Cikliškai kartoja visas jo viduje esančias komandas. c. Parenka vieną iš galimų komandų sekų ir ją įvykdo. d. Užtikrina sklandų perėjimą tarp komandų. 46

46 2. Kaip nustatysite, kad ciklas būtų kartojamas lygiai 5 kartus? a. Į bloką Loop įkelsite 5 vienodus programavimo blokus. b. Parinksite bloko Loop režimą Time Indicator ir įrašysite skaičių 5. c. Parinksite bloko Loop režimą Unlimited ir įrašysite skaičių 5. d. Parinksite bloko Loop režimą Count ir įrašysite skaičių Kada yra tikrinami jutiklio rodmenys ciklui veikiant su šiuo jutikliu susietu sąlyginiu režimu? a. Ciklo pradžioje ir pabaigoje. b. Įvykdžius kiekvieną ciklo viduje esantį programavimo bloką. c. Tik ciklo pradžioje. d. Tik ciklo pabaigoje. 4. Programavimo blokas Switch yra naudojamas: a. Vienkartiniams sprendimams programuoti. b. Nenutrūkstamai programos eigai užtikrinti. c. Skirtingiems elgsenos atvejams numatyti. d. Visi variantai teisingi. 5. Kas nutinka bloką Switch įkėlus į bloką Loop? a. Programa sprendimą priima vieną kartą ir paskui kartoja atitinkamą veiksmą. b. Programa sprendimą priima daug kartų, kaskart atlikdama atitinkamus veiksmus. c. Programa iš eilės atlieka visus veiksmus, nurodytus skirtingais atvejais. d. Bloko Switch neįmanoma įkelti į bloką Loop. 6. Pažvelkite į žemiau pateiktą programą. Kokiu atveju robotas stovės vietoje? a. Paspaudus dešinį valdymo bloko mygtuką. b. Paspaudus kairį valdymo bloko mygtuką. c. Paspaudus centrinį valdymo bloko mygtuką. d. Robotas judės bet kuriuo atveju. 47

47 Papildomos užduotys 1. Sukurkite nuolat veikiančią spalvų atpažinimo programą. Naudokite keturias LEGO detalių spalvas: raudoną, žalią, mėlyną ir geltoną. Parodžius bet kurią iš jų robotas turėtų ištarti jos pavadinimą. Kai nerodoma jokia spalva arba jutiklis negali jos atpažinti, robotas turėtų nieko nedaryti. 2. Sukurkite programą, leidžiančią valdyti roboto judėjimą ranka: jeigu ranką atitrauksite toliau, jis turėtų važiuoti pirmyn, jeigu priartinsite trauktis atgal. 48

48 7 skyrius. Programavimo blokų sąveika Projekto eiga: pasirengimas misijai artėja į pabaigą. Sukurtos beveik visos reikalingos programos, kad robotas galėtų efektyviai ir saugiai važinėti po Slapukės 2016 planetą ir rinkti ypatingosios medžiagos mėginius. Tačiau inžinierių komanda dar nori kai ką patobulinti ir tam reikia išmokti taikyti duomenų linijas, kuriomis duomenys iš vienų programavimo blokų keliauja į kitus. Tikslas: suprasti, kokie būna duomenų tipai, kaip duomenys iš vienų programavimo blokų patenka į kitus, ir išmokti taikyti duomenų linijas kuriamose programose. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga ir roboto modelis. Duomenų tipai ir žymėjimas EV3 programinėje įrangoje Vienas iš daugiausia galimybių atveriančių LEGO MINDSTORMS EV3 programinės įrangos funkcionalumų yra duomenų perdavimas tarp skirtingų programavimo blokų. Duomenų linijas (Data Wires) galime suvokti kaip laidus, kuriais programos vykdymo metu tam tikra informacija iš vieno bloko nukeliauja į kitą. Tačiau visų pirma apžvelkime pasitaikančius duomenų tipus ir jų žymėjimą EV3 programinėje įrangoje. Kad būtų paprasčiau juos suprasti, pradėkime nuo pavyzdžio. Atsakykite sau į žemiau pateiktus klausimus: Koks Jūsų vardas? Kiek Jums metų? Ar Jūs turite brolių / seserų? Kiekvienu atveju atsakydami pateikėte kitokio tipo informaciją: pirmu atveju tai buvo žodis (tekstiniai duomenys), antru skaičius (skaitiniai duomenys), o trečiu atsakymas taip arba ne (loginiai duomenys). Su tokiais pat duomenų tipais susiduriame ir programuodami LEGO robotų elgseną: žemiau esančioje lentelėje pateikiame trijų pagrindinių duomenų tipų apžvalgą, pavyzdžius ir žymėjimo EV3 programinėje įrangoje būdus. Duomenų tipas Pavyzdžiai Išvesties lizdas Įvesties lizdas Duomenų linija Tekstiniai duomenys Skaitiniai duomenys Loginiai duomenys Labas rytas Abc456#^& 3,5-25,658 Taip Ne 49

49 Kaip jau galėjote pastebėti, dauguma programavimo blokų turi lizdus, leidžiančius jungti juos tarpusavyje. Lizdai būna dviejų tipų (žr. nuotrauką žemiau): Išvesties (Output) iš čia duomenys paimami ir nukreipiami į kitą programavimo bloką. Įvesties (Input) čia atkeliauja duomenys iš kito programavimo bloko. Iki šiol tokio tipo lizduose reikšmes nurodydavome rankiniu būdu. Išvesties lizdas Įvesties lizdas Duomenų linija Norėdami programavimo blokus sujungti duomenų linija, turime pele paspausti išvesties lizdą ir neatleisdami tempti iki norimo įvesties lizdo. Kol linija nebus prijungta, matysime mėlyną ritės simbolį. Be to, vadovaukimės dėlionės principu: išvesties lizdo forma turi atitikti įvesties lizdo formą. Jeigu bandysime sukurti ryšį, kuris yra negalimas, duomenų linija paprasčiausiai nesusijungs (išskyrus kelis galimus duomenų konversijos atvejus). Duomenų linijų taikymas programuojant Grįžkime prie misijos. Jau esame sukūrę programą, leidžiančią robotui apvažiuoti aptiktą kliūtį, tačiau inžinieriams kilo mintis ją dar šiek tiek patobulinti. Esant didesniam greičiui atsiranda rizika, kad robotas nesugebės prieš kliūtį sustoti reikiamu atstumu (pavyzdžiui, slystelėjęs ar pan.).tokia klaida gali labai brangiai kainuoti, todėl verčiau apsidrausti ir suprogramuoti, kad roboto greitis, artėjant prie kliūties, nuolatos mažėtų. T. y. kuo atstumas iki kliūties mažesnis (tai įvertins ultragarso jutiklis), tuo mažesnė turi būti didžiųjų variklių galingumo reikšmė. Čia ir pritaikysime ką tik aptartas duomenų linijas (žr. nuotrauką žemiau). 50

50 Programoje panaudojome ultragarso jutiklio programavimo bloką iš geltonos spalvos skirtuko ir duomenų linija sujungėme jo išvesties lizdą su bloko Move Steering įvesties lizdu, skirtu variklių galingumui reguliuoti. Pavyzdžiui, kai atstumas iki kliūties bus 50 cm, variklių galingumas taip pat bus 50, kai atstumas sumažės iki 10 cm, galingumas bus vos 10. Kadangi atstumo ir greičio ryšys turi būti nuolatinis, panaudojome ciklo programavimo bloką Loop. Tam, kad robotas visiškai sustotų švelniai palietęs kliūtį, nurodėme atitinkamą sąlygą: kai lietimo jutiklio mygtukas bus įspaustas, ciklas nutrūks ir robotas sustos. Šią programą išbandyti galite tiesiog priešais sieną, tik svarbu, kad lietimo jutiklis būtų labiausiai į priekį išsikišusi roboto konstrukcijos dalis. Atkreipkite dėmesį, kad duomenų linijomis galime sujungti ne tik šalia vienas kito esančius, bet ir nutolusius blokus, Be to, iš to paties išvesties lizdo gali išeiti kelios duomenų linijos. Tačiau nepamirškite dviejų labai svarbių taisyklių: 1. Į konkretų įvesties lizdą gali būti atvesta tik viena duomenų linija, nes kitaip programavimo blokas nežinotų, kuria iš gautų reikšmių vadovautis. 2. Informacija duomenų linija visuomet turi judėti iš kairės į dešinę, t. y. išvesties lizdas blokų sekoje privalo būti kairiau nei įvesties lizdas. Dar šiek tiek praplėskime ką tik parašytos programos galimybes ir suprogramuokime, kad iki kliūties likęs atstumas būtų visą laiką rodomas EV3 valdymo bloko ekrane. Tam turime įterpti ekrano programavimo bloką, jame parinkti tekstinį režimą, o dešinėje viršuje esančiame langelyje parametrą Wired (žr. nuotrauką žemiau). Šiuo atveju įvyksta duomenų konversija: skaitiniai duomenys paverčiami į tekstinius, kad galėtų būti parodyti ekrane (išvesties lizdas apvaliu galu sujungiamas su įvesties lizdu, kurio galas yra kvadrato formos). Parinktas parametras Wired Savikontrolės klausimai 1. Kokio tipo duomenis perduoda lietimo jutiklis? a. Tekstinius. b. Skaitinius. c. Loginius. d. Nė vienas iš variantų. 51

51 2. Kuris iš žemiau pateiktų teiginių yra klaidingas? a. Informacija duomenų linijomis visuomet juda iš kairės į dešinę. b. Iš vieno išvesties bloko galime išvesti tik vieną duomenų liniją. c. Į vieną įvesties bloką galime atvesti tik vieną duomenų liniją. d. Duomenų linijomis galime sujungti ir vienas nuo kito nutolusius blokus. 3. Ką matysime EV3 valdymo bloko ekrane paleidę žemiau parodytą programą? a. Jutikliui matomos spalvos pavadinimą anglų kalba. b. Atstumą iki artimiausio tam tikros spalvos objekto. c. Aplinkos šviesos intensyvumo reikšmę. d. Atspindėtos šviesos intensyvumo reikšmę. 4. Ką matysime EV3 valdymo bloko ekrane paleidę žemiau parodytą programą? a. Juodos spalvos apskritimą, judantį iš kairės į dešinę. b. Juodos spalvos apskritimą, judantį iš dešinės į kairę. c. Nuolatos mažėjantį juodos spalvos apskritimą. d. Nuolatos didėjantį juodos spalvos apskritimą. Papildomos užduotys 1. Sukurkite programą, kurią vykdydamas robotas su jumis pasisveikintų tyliau arba garsiau, priklausomai nuo jus skiriančio atstumo. 2. Papildykite šią programą, kad tuo pat metu ekrane būtų rodomas iki jūsų esantis atstumas. 52

52 8 skyrius. Baigiamasis žaidimas-iššūkis Projekto eiga: sveikiname projektas, skirtas parengti robotą misijai Slapukė 2016, sėkmingai įgyvendintas! O jūs, jaunieji robotikos inžinieriai, esate įgiję tvirtas robotų konstravimo ir programavimo bazines žinias. Beliko tai įrodyti ir įveikti baigiamąjį žaidimą-iššūkį. Jį sudarys dvi dalys: pirmiausia robotas turės grįžti į kosminę stotį, pargabensiančią jį į Žemę, o parvykęs atlaikyti visuomenės ir žiniasklaidos dėmesio laviną. Tikslas: panaudoti per visą projektą sukauptas žinias bei įgūdžius ir įveikti baigiamojo žaidimoiššūkio užduotis. Reikalingos priemonės: kompiuteris su EV3 programine įranga ir galutinis roboto modelis. Papildomos priemonės nurodomos prie kiekvienos užduoties. Jei tik turite galimybę, būtinai nufilmuokite roboto pasirodymus (pavyzdžiui, išmaniuoju telefonu). Šiuos įrašus galėsite įkelti prie projekto dokumentacijos ir pasidalyti su kitais kanale YouTube ir socialiniuose tinkluose. Viešinimas labai svarbi kiekvieno projekto sėkmės dalis! Grįžimas į kosminę stotį 1 užduotis. Sekite juodą liniją Užduoties pristatymas: įvykdęs misiją ir surinkęs ypatingosios medžiagos mėginius robotas turi grįžti į kosminę stotį, pargabensiančią jį į Žemę. Kelias iki jam skirtos kabinos yra pažymėtas juoda linija. Papildomos priemonės: šviesus pagrindas bei juodos spalvos lipnioji juosta (bent 2 cm pločio). Pasirengimas: juoda lipniąja juosta išklijuokite kelią, kaip parodyta žemiau pateiktoje schemoje. Pagrindas, ant kurio klijuosite, turi būti kuo šviesesnis tam idealiai tinka baltas didelis popieriaus lapas, bet jo neturėdami galite klijuoti tiesiog ant stalo ar grindų (tik prieš tai įsitikinkite, kad jūsų naudojama lipnioji juosta lengvai nusiima!). Linijos forma nėra labai svarbi, bet venkite aštrių posūkių. 53

53 Taisyklės: Robotas turi nuvažiuoti visą kelią sekdamas juoda linija, kol jį sustabdysite. Užduotį jis turi atlikti kuo greičiau, bet nesuklysdamas. Pradėkite nuo nedidelio greičio. Jeigu robotas išklydo iš kelio, programą pakoreguokite ir bandykite vėl. Jeigu maršrutą pavyko įveikti sėkmingai, greitį vis didinkite. Patarimai: Užduoties sprendimas yra paremtas atspindėtos šviesos intensyvumu, todėl turėsite primontuoti spalvų / šviesos jutiklį, nukreiptą žemyn. Pirmiausia išsiaiškinkite jutiklio reikšmes robotui esant ant balto pagrindo ir ant juodos linijos (jos priklausys nuo jūsų naudojamų medžiagų bei apšvietimo). Geriausia ribinė reikšmė šių dviejų kraštutinumų aritmetinis vidurkis. Priklausomai nuo atspindėtos šviesos intensyvumo reikšmės robotas turėtų šiek tiek pasukti kairėn arba dešinėn. Programos logika priklausys nuo to, kuria kryptimi robotas važiuos ir kuriuo lipniosios juostos kraštu seks. Norėdami, kad robotas mažiau trūkčiotų ir judėtų tolygiau, galite panaudoti dar vieną programavimo bloką Switch ir pridėti trečią elgsenos variantą judėjimą tiesiai. 2 užduotis. Prisiparkuokite šonu Užduoties pristatymas: sekdamas juoda linija robotas sėkmingai pasiekė jam skirtą kabiną kosminėje stotyje. Dabar svarbu tiksliai atsistoti į konkrečią vietą, kurioje bus pritvirtintas, kad skrydžio metu būtų saugus. Šioje situacijoje pravers šoninio parkavimosi įgūdžiai. Papildomos priemonės: šviesus pagrindas bei juodos ir raudonos spalvų lipnioji juosta (arba priklijuotas spalvotas popierius). Pasirengimas: juodos ir raudonos spalvų lipniąja juosta (arba spalvotu popieriumi) išklijuokite blokus, kaip parodyta žemiau pateiktoje schemoje. (1) numeriu pažymėta pradinė roboto pozicija (atvykus prie kabinos), (2) galutinė (sėkmingai prisiparkavus). 54

54 Taisyklės: Robotas turi prisiparkuoti šonu, kad iš (1) pozicijos atsidurtų (2). Robotas negali užvažiuoti nei ant raudonos, nei ant juodos spalvos bloko. Patarimai: Tikslą pasiekti turite kuo greičiau, panaudodami kuo mažiau judesių. Atliekant šią užduotį pravartu vadovautis automobilio parkavimo logika: privažiuoti prie raudonos spalvos, pasisukti ir į parkavimosi vietą įvažiuoti atbulam. Pasitelkite spalvų / šviesos bei giroskopo jutiklius. Bendravimas su visuomene ir žiniasklaida 3 užduotis. Pasisveikinkite su gerbėjais Užduoties pristatymas: atlikusį visai žmonijai svarbią misiją robotą neabejotinai pasitiks minia gerbėjų ir žiniasklaidos atstovų. Būtų gražu, kad jiems priėjus robotas pasisveikintų, padėkotų už dėmesį ir parodytų savo džiaugsmą. Taisyklės: Robotas turi reaguoti kam nors prie jo priartėjus 30 cm atstumu. Programa turi trukti ne mažiau kaip 10, bet ne ilgiau kaip 20 sekundžių. Tik nuo jūsų fantazijos priklauso, kaip robotas išreikš savo džiaugsmą. Pasistenkite būti originalūs panaudokite roboto judesius, garsus, ekraną, mygtukų apšvietimą. Patarimai: Programą turėsite pradėti nuo sąlygos programavimo (programavimo bloko Wait). Jeigu naudosite pasikartojančius veiksmus, pagalvokite apie ciklo programavimo bloko Loop pritaikymą. Norėdami, kad robotas kalbėtų lietuviškai, padarykite garso įrašų programėle Sound Editor. 4 užduotis. Atlikite pergalės šokį Užduoties pristatymas: sutikimo renginyje robotas neabejotinai bus pakviestas ant scenos. Kad visiems paliktų įspūdį, jis turi paruošti ir surepetuoti pergalės šokį. Būtų puiku, jei robotą papuoštumėte, juk tokia proga reikalinga šventinė apranga. 55

55 Papildomos priemonės: pasirinktas muzikos įrašas (grotuve, kompiuteryje ar išmaniajame telefone), laikmatis, dekoravimo priemonės, pavyzdžiui, kaspinėliai, plunksnos, popieriniai skėtukai (namuose tikrai rasite ką nors tinkamo). Taisyklės: Pasirinkite maždaug 1 minutės trukmės nuotaikingos muzikos fragmentą ir sukurkite robotui choreografiją. Roboto judesiai turi atitikti muzikos ritmą. Patarimai: Pirmiausia išanalizuokite muziką ir laikmačiu išmatuokite muzikinių frazių trukmę. Tuomet programuokite atitinkamai trunkančius roboto judesius. Pasistenkite panaudoti kuo daugiau skirtingų judesių, kaitalioti jų pobūdį ir tempą. Kuo daugiau įvairovės ir kontrastų, tuo įdomiau stebėti roboto šokį. Pavieniai judesiai turėtų trukti gana trumpai ir keistis dažnai. 1 sekundė šiuo atveju yra jau gana daug, todėl naudokite dešimtąsias sekundės dalis (0,5 ir pan.). Rašydami programą ją dažnai išbandykite paleidę muziką. Jeigu robotas juda ne pagal ritmą, pakoreguokite judesių parametrus (greitį, trukmę ir kt.). Pasikartojančioms judesių sekoms panaudokite ciklo programavimo blokus. 56

56 Savikontrolės klausimų atsakymai 1 skyrius 1. a 2. b 3. d 4. d 5. c 6. b 2 skyrius 1. c 2. d 3. a 4. c 5. c 6. d 3 skyrius 1. c 2. b 3. c 4. d 5. a 6. c 4 skyrius 1. c 2. a 3. d 4. d 5. b 6. a 5 skyrius 1. a 2. d 3. c 4. b 5. c 6. d 6 skyrius 1. b 2. d 3. d 4. c 5. b 6. c 7 skyrius 1. c 2. b 3. c 4. d 57

57 Papildomų užduočių sprendimai Artimiausiuose puslapiuose rasite 2 7 skyriuose pateiktų papildomų užduočių sprendimus. Tikimės, kad pirmiausia jas bandysite atlikti patys, o čia užsuksite tik pasitikrinti. Sprendimai, kur tik įmanoma, yra pateikti trimis lygiais: pradedant nuo nedidelių užuominų ir baigiant visu atsakymo variantu. Šis, beje, nebūtinai turi sutapti su jūsų sprendimu: tą patį rezultatą galima gauti skirtingais būdais. Juk programavimas ne tik techninės žinios, bet ir kūryba! 2 skyrius 1. 1 atsakymo lygis. Naujas projektas sukuriamas paspaudus pliuso ženklu pažymėtą mygtuką arba programos meniu File pasirinkus New Project. Pakeisti jo pavadinimą, įkelti nuotrauką bei aprašymą galite paspaudę veržliarakčiu pažymėtą mygtuką Project Properties. Naujas programas sukursite spausdami pliuso ženklu pažymėtą mygtuką žemiau esančioje juostoje ir pasirinkdami New Program. 2 atsakymo lygis. Paspaudus veržliarakčiu pažymėtą mygtuką Project Properties pavadinimo laukas bus pačiame viršuje. Žemiau pagrindinei projekto nuotraukai skirta vieta. Spustelėję jos viduje esančią piktogramą nuotrauką galėsite pasirinkti per dokumentų naršyklę. Šalia nuotraukos projektui aprašyti skirtas laukas. Projektui priklausančias programas matysite apačioje: čia jas galėsite kopijuoti ar ištrinti. Atliktus pakeitimus nepamirškite išsaugoti paspausdami klaviatūros kombinaciją Ctrl + S arba programos meniu pasirinkdami File ir Save Project (pirmą kartą turėsite nurodyti saugojimo vietą). 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame visus reikiamus veiksmus su ekrano nuotraukomis. Sukurti naują projektą Sukurti programas projekte Projekto nustatymai Tas pačias funkcijas galite rasti programos meniu: Sukurti naują projektą Sukurti naują programą Išsaugoti projektą ir jo pakeitimus 58

58 Projekto nustatymai: Projekto pavadinimas Projekto aprašymas Projekto nuotrauka Veiksmai su programomis 2. 1 atsakymo lygis. Visą šią informaciją galite rasti programos dešinėje apačioje esančioje Techninės įrangos srityje. 2 atsakymo lygis. Prie EV3 valdymo bloko prijungti varikliai bei jutikliai matomi Techninės įrangos srities antrajame skirtuke Port View. Atminties būklę atspindi pirmajame skirtuke Brick Information esanti juosta, o paspaudę mygtuką Open Memory Browser pamatysime išsamią ataskaitą. 3 atsakymo lygis. Matome, kad didieji varikliai prijungti prie B ir C jungčių: Skirtukas Port View Apytikslė ir išsami atminties būklė: Skirtukas Brick information Open Memory Browser 59

59 3. 1 atsakymo lygis. Šiuos nustatymus rasite EV3 valdymo bloko ketvirtajame skirtuke Settings. 2 atsakymo lygis. Garso lygį nustatysite reguliuodami parametrą Volume, o automatinį išsijungimą parametrą Sleep. Paspauskite juos centriniu mygtuku, o reikiamą reikšmę pasirinkite mygtukais Į kairę ir Į dešinę. 3 atsakymo lygis. Nustatymų skirtukas Garso lygis Automatinis išsijungimas 3 skyrius 1. 1 atsakymo lygis. Programavimo bloką Move Tank turėsite panaudoti tris kartus: pirmuoju aprašysite judėjimą pirmyn, antruoju apsisukimą, trečiuoju vėlgi judėjimą pirmyn. 2 atsakymo lygis. Pirmasis ir trečiasis blokai turi būti identiški: parinktas režimas On for Seconds, įrašytos 3 sekundės, o varikliams parinktos tapačios galingumo reikšmės. Antrajame bloke variklių galingumo reikšmės turi būti tapačios, bet priešingų ženklų, kad robotas suktųsi vietoje. Apsisukimą galite atlikti režimu On for Seconds, On for Degrees arba On for Rotations, konkrečią reikalingą reikšmę parinkdami bandymo būdu. 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą: 2. 1 atsakymo lygis. Eksperimentuodami naudokite programavimo bloką Move Steering arba Move Tank ir jame parinkite variklių galingumo reikšmę 40. Ant pagrindo pažymėkite tam tikrą atstumą ir laikmačiu išmatuokite, kiek robotui trunka jį nuvažiuoti. Naudodami formulę v = s / t apskaičiuokite roboto greitį. 2 atsakymo lygis. Kad esant didesniam greičiui spėtumėte tiksliau išmatuoti laiką, geriau parinkite didesnį atstumą, pavyzdžiui 60 cm. Žinodami, kad per vieną variklio apsisukimą robotas nuvažiuoja 176 mm, apskaičiuokite, kiek apsisukimų reikės nuvažiuoti 600 mm. Įrašę šią reikšmę atlikite eksperimentą su laikmačiu. Palyginkite šį rezultatą su gautu esant variklių galingumo reikšmei 20 ir važiuojant du kartus mažesnį atstumą 30 cm. 60

60 3 atsakymo lygis. 600 / 176 = 3,41. Per tiek variklio apsisukimų robotas įveiks 600 mm atstumą ir užtruks apie 3 sekundes. Roboto greitis lygus 60 / 3 = 20 cm/s (arba 0,72 km/h). Du kartus didesnį atstumą robotas įveikia per tą patį laiką, vadinasi, galime teigti, kad parinkus variklių galingumo reikšmę 40 robotas važiuoja du kartus greičiau nei variklių galingumo reikšmei esant lygiai 20. Žinoma, matuodami tiek atstumą, tiek laiką neišvengėme tam tikros paklaidos, todėl mūsų skaičiavimai yra tik apytikriai. 4 skyrius 1. 1 atsakymo lygis. Sąlygą formuluokite taip: jeigu atstumas didesnis nei... cm, turi įsijungti aliarmas. Programai prireiks dviejų vienas po kito išdėstytų programavimo blokų: Wait ir Sound. 2 atsakymo lygis. Konkrečią atstumo reikšmę parinkite savo nuožiūra (pavyzdžiui, 10 cm) ir padėkite saugomą objektą. Programavimo bloke Wait parinkite režimą Ultrasonic Sensor Compare Distance Centimetres ir nurodykite sąlygą > 10 arba 10. Programavimo bloke Sound parinkite norimą aliarmo garsą bei trukmę ir nustatykite, kad jis būtų atliktas iki galo (Wait for Completion). 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą: 2. 1 atsakymo lygis. Įsitikinkite, kad jūsų kompiuteryje yra vidinis mikrofonas (paprastai jį turi visi nešiojamieji kompiuteriai) arba prijungtas išorinis. Sukurkite ir išsaugokite balso įrašą vėliau jį rasite projekto garso dokumentų aplanke. Programai prireiks dviejų vienas po kito einančių programavimo blokų: Wait ir Sound. Sąlygą formuluokite taip: jeigu atstumas mažesnis nei 20 cm, turi būti paleistas garso įrašas. 2 atsakymo lygis. Programavimo bloke Wait parinkite režimą Ultrasonic Sensor Compare Distance Centimetres ir nurodykite sąlygą < 20 arba 20. Programavimo bloke Sound parinkite režimą Play File, o spustelėję langelį dešiniajame viršutiniame bloko kampe raskite padarytą įrašą. Nustatykite, kad įrašas būtų atliktas iki galo (Wait for Completion). 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą: 61

61 Garso redagavimo programėlės valdymas: Slankikliai įrašo fragmentui iškirpti 5 skyrius Perklausyti garso įrašą Pradėti / baigti garso įrašymą Reguliuoti įrašo garsą Garso įrašo peržiūros detalumas Veiksmai su garso įrašu 1. 1 atsakymo lygis. Lygiakraščio trikampio kiekvienas iš kampų yra 60 dydžio. Vadinasi, robotui reikia kaskart pasisukti 120 kampu (žr. brėžinį dešinėje). Programos logika: robotas važiuoja tiesiai 30 cm, sustoja, pasisuka 120 kampu ir šiuos veiksmus pakartoja 3 kartus. 2 atsakymo lygis. Jau žinote, kad per vieną variklio apsisukimą robotas nuvažiuoja 17,6 cm, vadinasi, 30 cm atstumui įveikti prireiks maždaug 1,7 apsisukimo. Tikslų posūkį atlikti padės giroskopo jutiklis: panaudokite programavimo bloką Wait režimu Change Angle. 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą. Jis užima nemažai vietos, nes tuos pačius veiksmus kartojame 3 kartus. Kitame skyriuje sužinosite, kaip šią programą galima patobulinti naudojant ciklo programavimo bloką. 62

62 2. 1 atsakymo lygis. Spalvų / šviesos jutiklį primontuokite nukreiptą žemyn. Programos logika: robotas važiuoja pirmyn, kol atspindėtos šviesos intensyvumo rodiklis nukrinta iki tam tikros ribos, o tuomet sustoja. 2 atsakymo lygis. Norint teisingai parinkti ribinę reikšmę, siūlome Techninės įrangos srityje pastebėti momentines atspindėtos šviesos intensyvumo reikšmes jutikliui esant virš atitinkamų spalvų paviršių. Juoda spalva atspindės mažiausiai šviesos, žalia kiek daugiau, tuomet raudona, o balta daugiausia (naudojant FIRST LEGO League užduočių lauką). Jeigu naudojate kitą paviršių, rodikliai šiek tiek skirsis, tačiau juoda spalva visuomet atspindės mažiau šviesos už kitas, o balta daugiau. Sąlygai aprašyti programavimo bloke Wait pasirinkite režimą Colour Sensor Compare Reflected Light Intensity ir loginį ženklą < arba. 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą: Šviesesnės spalvos linijoms turėsite parinkti didesnę ribinę reikšmę. O tiksliausias sprendimo variantas būtų pasirinkti kitą spalvų atpažinimo režimą programavimo bloke Wait. Pavyzdžiui, šiuo atveju robotas sustos prie raudonos spalvos linijos: 6 skyrius 1. 1 atsakymo lygis. Spalvų / šviesos jutiklį primontuokite nukreiptą į priekį, kad būtų patogu rodyti spalvas. Į programavimo bloką Loop, kuris užtikrins nuolatinį programos veikimą, įkelkite programavimo bloką Switch ir parinkite režimą Colour Sensor Measure Colour. Jums reikės 5 atvejų: kiekvienai iš 4 spalvų ir jokios spalvos nežyminčio No Colour. 2 atsakymo lygis. No Colour pažymėkite kaip numatytąjį atvejį. Neparodžius jokios spalvos nieko neturi įvykti, todėl jį palikite tuščią. Į kitus keturis atvejus įkelkite garso programavimo blokus, parinkite režimą Play File, o skirtingų spalvų pavadinimus suraskite aplanke LEGO Sound Files Colours. 3 atsakymo lygis. Kad matydamas tą pačią spalvą robotas jos pavadinimo nekartotų daug kartų, ciklo pradžioje dar įterpkime programavimo bloką Wait režimu Colour Sensor Change Colour. Tuomet robotas pavadinimą ištars tik mums pakeitus jam rodomą spalvą. Kitame puslapyje pateikiame galimą sprendimo variantą. 63

63 2. 1 atsakymo lygis. Programą galite sukurti vadovaudamiesi tokia logika: jeigu atstumas iki rankos didesnis nei nurodyta ribinė reikšmė, robotas važiuoja pirmyn, jei mažesnis traukiasi atgal. Kad programa veiktų nuolatos, panaudokite programavimo bloką Loop, o į jį įkelkite Switch. Bus reikalingi du atvejai, kurių elgseną aprašysite pasitelkę bloką Move Steering arba Move Tank. 2 atsakymo lygis. Programavimo bloke Switch parinkite režimą Ultrasonic Sensor Compare Distance Centimetres ir nurodykite sąlygą, pavyzdžiui, > 10 cm. Tuo atveju, kai sąlyga tenkinama, suprogramuokite roboto judesį tiesiai pirmyn, kai netenkinama tiesiai atgal. Kad programa veiktų sklandžiai, patariame rinktis nedideles atstumo, variklių galingumo ir važiavimo trukmės reikšmes. 3 atsakymo lygis. Programa veiks ir pasirinkus kitokias reikšmes, tačiau tuomet skirsis roboto valdymas ranka. Pabandykite. Kitame puslapyje pateikiame galimą sprendimo variantą: 64

64 7 skyrius 1. 1 atsakymo lygis. Programoje panaudokite ultragarso jutiklio ir garso programavimo blokus. Pirmojo išvesties lizdą duomenų linija sujunkite su antrojo įvesties lizdu, reguliuojančiu garso lygį. Kad programa veiktų nepertraukiamai, viską įkelkite į ciklo programavimo bloką. 2 atsakymo lygis. Garso programavimo bloke parinkite režimą Play File, o pasisveikinimo frazę suraskite LEGO Sound Files aplanke Communication. Kad robotas nesisveikintų nuolatos, įkelkime programavimo bloką Wait (nesvarbu, ar ciklo pradžioje, ar pabaigoje) ir nustatykime režimą Ultrasonic Sensor Change Distance Centimetres tuomet robotas iš naujo pasisveikins tik mums pakeitus poziciją. Jutiklis turi fiksuoti abiejų krypčių pokyčius, o ribinė reikšmė pasirinkimo klausimas. 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą: 2. 1 atsakymo lygis. Programą papildykite ekrano programavimo bloku. Nustatykite tekstinį režimą, dešiniajame viršutiniame kampe esančiame laukelyje pasirinkite Wired ir į atsiradusį lizdą iš ultragarso jutiklio atveskite duomenų liniją. 2 atsakymo lygis. Kad išmatuotas atstumas iškart pasirodytų ekrane, šį bloką įterpkite prieš garso programavimo bloką. Atkreipkite dėmesį, kad ekrane reikšmė pasikeis tik atstumui sumažėjus 65

65 arba padidėjus bent 10 cm, nes taip esame numatę programavimo bloke Wait. Kol pokyčių nebus, programa lauks. 3 atsakymo lygis. Žemiau pateikiame galimą sprendimo variantą: 66